阿拉伯芥基因表現調控與光訊息傳導分子機制研究

     由於植物無法自由遷徒，所以在生長過程中，需要適時藉由調控細胞內基因的表現，來因應周遭環境的變遷，以達成最適合的生長與發育狀態。「光」是所有環境因子中影響植物生長與發育最明顯的一項。在植物中已發現有多種光受體蛋白質，這些光受體的存在使植物能夠解讀環境中的「光」在強度與波長分布的動態變化，藉由下游訊息傳導，驅動與調節基因的表現。例如，適當的光照能夠使植物由土壤中長出幼苗、躲開其他植物樹冠的陰影；「光」同時也是設定生物體內生物時鐘的重要環境訊息，使植物的代謝與生理反應得以配合一天24小時日照週期的韻律，也可以在每年特定的季節開花，繁衍後代。

     我們的研究著重於了解植物如何藉由基因的表現與訊息傳導機制來調整生理生化特性，以適切回應外在環境「光」的訊息。我們的研究結果顯示︰在幼苗的早期發育過程中，除了廣泛研究的轉錄與選擇性蛋白質降解作用外，在轉錄後調控部份，小型核糖核酸可以精準調節特定傳訊核糖核酸在細胞中的含量，選擇性剪接則可以有效增加基因表現的多樣性，另外，多元化的選擇性轉譯作用也扮演了一個非常重要的角色。在生物時鐘相關研究上，我們發現LWD1/2會經由與轉錄因子的交互作用來調控概日韻律基因表現，以穩定阿拉伯芥的生物時鐘，進而調控植物的開花時間；當基因表現在各個層面上有適切整合時，植物才得以與「光」環境有最佳的互動。

     基因表現如何調控植物的型態形成是許多植物學家探索的課題，我們研究室未來將持續致力於闡明植物回應外在「光」環境的分子機制與分子作用模式。