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种子萌发是植物生命周期的起点，也是决定作物产量与农业生产效率的关键因素。埋藏于土壤中的种子需要精准感知外部环境信号，以选择最佳萌发时机，其中光照是最重要的环境信号之一。转录因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 1（PIF1）是调控植物种子萌发的核心抑制因子：在黑暗中，PIF1蛋白高度积累，抑制萌发；见光后，PIF1蛋白快速降解，萌发得以启动。然而，光信号如何促进PIF1降解从而启动萌发的分子机制，此前尚不明确。

2026年6月8日，钟上威课题组与合作者在Science Bulletin杂志上发表了题为"HECT E3 ligase UPL3 targets PIF1 for degradation to promote light-induced seed germination"的研究论文。该研究揭示，HECT类E3泛素连接酶UBIQUITIN PROTEIN LIGASE 3（UPL3）是介导光诱导PIF1降解的关键功能酶，并阐明了光受体phytochrome B（phyB）通过增强UPL3与PIF1的相互作用，从而加速PIF1降解、启动种子萌发的作用机制（图1）。

图1、HECT型E3泛素连接酶UPL3介导光促进PIF1降解、启动萌发的示意图

HECT类E3泛素连接酶是一类在进化上高度保守的单亚基酶，广泛存在于动植物中。该家族成员E6-AP首次在动物中发现，可通过泛素化降解肿瘤抑制因子p53，参与细胞周期调控与肿瘤发生。然而，植物中HECT E3的功能长期以来所知有限。本研究发现，拟南芥HECT家族成员UPL3能够直接靶向并介导PIF1的泛素化降解，不仅揭示了植物中HECT E3调控发育信号的新机制，也为理解真核生物中保守的蛋白质稳态调控网络提供了新视角。

拟南芥基因组中共有7个HECT类E3泛素连接酶（UPL1–7）。研究团队通过遗传筛选发现，upl3功能缺失突变体在光照下萌发严重受阻。进一步实验表明，UPL3能够直接与PIF1互作，介导其发生多聚泛素化修饰，进而通过26S蛋白酶体途径促使PIF1快速降解。同时，UPL3选择性地与光受体phyB的活化形式结合，且活化的phyB能够增强UPL3与PIF1之间的相互作用，从而在光照后加速种子中PIF1的降解。

该研究揭示了一条由HECT类E3泛素连接酶与光受体协同介导的PIF1快速降解途径，确保种子在适宜光环境下及时萌发。这一成果不仅解析了光调控种子萌发信号通路中的关键分子环节，也展示了进化上保守的HECT E3如何通过与光受体协同作用，将环境信号转化为发育决策，为作物种子活力提升和萌发整齐度改良提供了新的基因靶点与理论依据。

首都师范大学施慧教授和北京大学钟上威教授为本文共同通讯作者，徐昇博士为第一作者，申醒博士与博士研究生樊宜萱为共同作者。研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助，并得到基因功能研究与操控全国重点实验室、北大-清华生命科学联合中心、北京大学凤凰工程及金沙990线路检测仪器平台的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.05.016