植物作為固著生物，依賴其內源生物鐘這一精準計時機制，感知和預測因地球自轉而產生的環境信號晝夜周期性變化，從而協調自身生長與發育進程。遠紅光受體光敏色素phyA在黎明時分被迅速激活，誘導大量基因表達并驅動顯著的生理轉變，因此被稱為“黎明感受器”。有研究發現，phyA在時間維度的表達受到生物鐘系統的嚴格調控，但生物鐘介導phyA信號響應的分子機制仍不清楚。

生物鐘早晨復合體MC反饋調控植物遠紅光信號的分子模型

國家植物園（南園）王雷研究團隊提出了植物生物鐘“早晨復合體（Morning Complex）”的概念，并系統揭示了其組成、功能與調控機制。前期研究發現，生物鐘調節子TIC（TIME FOR COFFEE）可以在轉錄和翻譯等多個水平調控phyA的表達和穩定性，但是介導TIC發揮轉錄調控作用的關鍵轉錄因子尚待鑒定。該研究發現TIC可與生物鐘核心振蕩器組分CCA1、LHY互作，并與轉錄共抑制因子TPL一起組裝形成“早晨復合體”，在黎明時分參與調控生物節律、光信號響應和脅迫應答等生物學過程。進一步的研究表明，在“早晨復合體”中，CCA1和LHY可以直接結合在PHYA及其信號通路關鍵組分如FHY1和FHL的啟動子上，與TIC和TPL形成轉錄抑制復合體，特異在早晨時段抑制它們的轉錄。遺傳學證據進一步表明了CCA1、LHY和TIC在同一信號通路中調控遠紅光信號抑制的下胚軸生長。因此，該早晨復合體可在黎明階段作為phyA信號的“分子剎車”，精準調控植物在遠紅光條件下的發育形態。

“早晨復合體”的提出不僅闡明了TIC在黎明時分的轉錄調控功能，也為CCA1和LHY發揮轉錄抑制調控功能提供了可能的解釋，進一步完善了植物生物鐘的分子網絡。同時，研究還探討了“早晨復合體”在不同植物中的保守性，為解析飼草作物等的環境適應性提供了新的理論依據。

相關研究成果于近日在線發表于國際學術期刊Nature Communications。國家植物園（南園）特別研究助理蘇晨為第一作者，王雷研究員及約克大學Seth J. Davis教授為論文共同通訊作者。本研究得到國家基金委重點項目、面上項目、國家重點研發計劃項目，以及中國博士后科學基金等的資助。

植物生物鐘與發育調控研究組

組長：王雷研究員

郵箱：wanglei@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

1.植物生物鐘分子系統的組成解析及關鍵因子的多維度調控；

2.水稻生物鐘分子系統的表觀遺傳調控機制；

3.生物鐘協同調控水稻發育和鹽堿耐受的遺傳網絡。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻