光照减少可通过自噬介导的循环促进下胚轴生长

植物的生长最终依赖于固定的碳,因此光合作用的可用光。由于冠层光吸收特性,营养遮荫结合了减少光和低红远红比(LRFR)。

在避荫植物中,这两个条件独立地促进生长适应以增强光照。然而,这些条件,不同的光合可用光,同样促进生长仍然是未知的。

本研究表明,拟南芥幼苗根据光照条件调节代谢,为下胚轴的生长提供资源。

转录组分析表明,减少光照诱发饥饿反应,提示转换到分解代谢状态以促进生长。

因此,光线减少促进了细胞自噬。相反,LRFR 促进合成代谢,包括在下胚轴中作用的 phytochrome- 相互作用因子(PIFs)下游的质膜甾醇的生物合成。此外,甾醇生物合成和自噬是荫光诱导下胚轴生长所必不可少的。

我们的结论是,营养遮荫促进下胚轴的生长是通过自噬介导的特异性合成过程促进的。

Plant growth ultimately depends on fixed carbon, thus the available light for photosynthesis. Due to canopy light absorption properties, vegetative shade combines reduced light and a low red to far-red ratio (LRFR). In shade-avoiding plants, these two conditions independently promote growth adaptations to enhance light access. However, how these conditions, differing in photosynthetically-available light, similarly promote growth remains unknown. Here, we show that Arabidopsis seedlings adjust metabolism according to light conditions to supply resources for hypocotyl growth enhancement. Transcriptome analyses indicate that reduced light induces starvation responses, suggesting a switch to a catabolic state to promote growth. Accordingly, reduced light promotes autophagy. In contrast, LRFR promotes anabolism including biosynthesis of plasma-membrane sterols downstream of PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs (PIFs) acting in hypocotyls. Furthermore, sterol biosynthesis and autophagy are indispensable for shade-induced hypocotyl growth. We conclude that vegetative shade enhances hypocotyl growth by combining autophagy-mediated recycling and promotion of specific anabolic processes.

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