植物细胞通过识别光敏色素PhyB在Pfr-Pr两种状态间的转换来实现对环境温度的响应。在暖温状态下，激活态的PhyB（Pfr）逐渐减少，解除对核心转录因子PIF4的抑制，启动生长素合成以实现下胚轴伸长，即表现为热形态建成。如果可以操纵PhyB蛋白质的结构，使其在暖温条件下保持较长时间的Pfr状态，减弱其信号，放缓热形态建成速度，可认为是增加植物高温抗性的一种手段。

近期，来自韩国的研究人员尝试改造PhyB变体蛋白，并引入拟南芥和水稻，成功创制了高温钝感的新型材料，相关研究成果发表于Journal of Advanced Research杂志。

研究人员首先根据文献报道，对PhyB的不同变体，如Pfr失活较慢的变体（phyB[G515E]、phyB[G564E]），失活较快的变体（phyB[S584F]）以及光不敏感的变体（phyB[G767R]）进行了光处理实验。最终确认phyB[G515E]变体的转换速率较低，具有潜在利用价值（图2）。

图1：PhyB的关键氨基酸及结构域展示

图2：实验证明phyB[G515E]变体在光处理下的转换速率较慢

 

同时，研究人与在拟南芥中进行了遗传转化实验，并确认phyB[G515E]变体在暗处理下具有抑制热形态建成的能力（图3）。进一步，研究人员使用不同的启动元件，在高温处理下探究phyB[G515E]对热形态建成的调控作用（图4）。结果表明，在表皮细胞中驱动phyB[G515E]，可有效抑制高温处理下的热形态建成，并且这一过程和生长素的减少紧密相关。

图3：拟南芥转基因实验证明phyB[G515E]变体具有潜在利用价值

图4：在表皮细胞中驱动phyB[G515E]可以有效抑制高温处理下的热形态建成。

有了上述的结论，研究人员在水稻中组成型地表达了phyB[G515E]和phyB[G564E]变体，以求拓宽适用范围。转基因实验表明，在水稻中组成型启动以上两个转换较慢的变体，一样可有效抑制水稻在高温处理下的节间伸长速率（图5）。

图5：转基因实验表明phyB[G515E]和phyB[G564E]变体在水稻中可发挥类似放缓热形态建成的效果

PBJ认为，本文中的创新点在于发现了phyB[G515E]和phyB[G564E]能够在水稻中发挥几乎和在拟南芥中同样的作用。在内源基因功能不够清晰的基础下，若能使用外源基因来达到类似或相同的效果，这对高温天气频发的当下，具有重要的理论意义，推荐阅读。

文章来源：植物生物技术Pbj