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中国学者一作Cell:揭开植物感知温度之谜
生物世界 2026-11-11 12:44:33

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文


温度的本质是分子运动,但生命系统如何如何感知温度仍知之甚少。了解温度是如何被感知的,将有助于我们理解生物体如何适应不同气候。

2026 年 11 月 10 日,莱布尼茨蔬菜与观赏植物栽培研究所/波茨坦大学 Wei Zeng 博士作为第一作者,在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为:COP1 is a temperature-responsive switch in Arabidopsis 的研究论文。

该研究揭示了 COP1 响应温度的新机制,在较低温度下,其处于闭合的非活性状态,在较高温度下,其会发生构象变化,转变为开放的活性状态,进而激活植物生长。这一发现加深了我们对植物如何适应气候条件的理解。

第一作者 Wei Zeng 和通讯作者 Philip Wigge

植物中的许多反应会整合光信号和温度信号,例如通过光受体和生物钟,它们也在植物的生长和发育过程中发挥着关键作用。COP1 调控光信号转导,并且是响应温度变化所必需的。

该研究表明,COP1 充当温度依赖性开关,通过温暖温度诱导的构象变化被激活。在较低温度下(22°C),COP1 处于非活性的闭合状态,而较高温度(27°C)会引发其构象变化,使其转变为开放的活性状态。


具体来说,COP1 蛋白一端的一个短区域含有两个连续的氨基酸——缬氨酸(Val)和脯氨酸(Pro),简称为 VP。该 VP 基序可以结合到 COP1 上的 WD40 结构域,而该结构域也是其与其他蛋白的结合位点。在较低温度下,这种内部相互作用使 COP1 保持闭合、活性较低的构象,并起到内置锁扣的作用。让其他蛋白质(包括生长调控因子 HY5)难以接触到该结合位点。


随着温度升高,COP1 的内部相互作用逐渐减弱,使其转变为更开放的构象,WD40 结构域也随之变得更容易接近,使 COP1 能够结合其他蛋白质,并标记它们以便降解,从而降低 HY5 等靶蛋白的丰度,解除其对植物生长的抑制。这些发现解释了植物如何在特定气候范围内精确感知温度。


接下来,研究团队专门改造了 VP 基序及其与 WD40 结构域的亲和力,这使他们能够影响 COP1 被激活的温度,以及植物对温度差异的响应程度。研究团队还发现,COP1 的氨基酸序列的自然变异也与温度响应的改变有关。他们还比较了不同植物物种的 COP1 序列,有趣的是,与来自炎热气候的植物相比,来自凉爽气候的植物具有更灵活的 COP1,对温度变化反应更灵敏。通过改变 COP1 的灵活性,研究团队能够改变植物对温度的响应程度。



该研究的核心发现:

  • COP1 在植物中充当温度感受器;

  • 在较低温度下,分子内的缬氨酸-脯氨酸(VP)基序使 COP1 锁定于非活性状态;

  • 在较高温度下,VP 基序会脱离,从而允许底物蛋白与 COP1 结合;

  • COP1 序列的自然变异揭示了植物如何适应不同气候。


总的来说,该研究揭示了植物关键调控因子 COP1 响应温度的新机制,通过设计 COP1 新版本,还能够调控其温度响应性,并调整植物发生反应的适宜温度范围。这一发现有助于理解植物如何适应不同气候,是培育更具气候韧性、适应全球变暖趋势的未来作物的关键一步。


论文链接:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)01286-9

【版权声明】本文内容来源于生物世界,版权归原作者及原媒体所有。本站仅作信息分享,不构成任何商业用途;如涉版权问题,请联系本站删除。

发布时间:2026-11-11 12:01:40


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