植物的向光性(phototropism)是一种关键的环境适应性机制，使其能通过调整生长方向来优化对光能的捕获，提升光合效率并促进生长发育。向光素phototropin 1(phot1)作为核心的光受体，介导了植物对蓝光的感知和向光性反应。尽管已有的研究鉴定了phot1下游信号通路组成和功能，但连接光信号与phot1激酶活性的关键调控因子至今仍未被发现。

中国科学院华南植物园刘勋成研究团队鉴定发现phot1的多个赖氨酸位点发生乙酰化修饰，并证实保守的赖氨酸位点(K636)的乙酰化修饰调控其自磷酸化和激酶活性，影响植物的向光性反应;遗传表型筛选发现赖氨酸去乙酰化酶HDA9为调控植物向光性和phot1活性的关键上游因子，通过调节phot1的乙酰化水平影响其磷酸化与激酶活性;同时，证实该"乙酰化-磷酸化协同调控"作用在不同物种如番茄、烟草和花生中具有高度的保守性，凸显该机制在植物向光性信号转导途径中的广泛性与重要性。

基于以上结果，研究组提出乙酰化修饰连接光信号和phot1激活的分子模式：在感知环境光信号后，phot1快速发生磷酸化修饰，进而激活其信号转导功能，同时显著降低phot1与HDA9的结合能力。随后，在未知乙酰转移酶(Acetyltransferases，ATs)的作用下，乙酰化修饰的phot1逐渐积累，形成负反馈调节环路。该机制通过抑制phot1过度磷酸化来防止光信号过度放大。这种循环进行的“乙酰化-去乙酰化修饰”模块构成了精确的分子制动系统能够微调向光性信号转导强度，从而确保植物获得最佳生长响应。这种独特的模式展示了植物光信号转导途径的高度精确性和可塑性。本研究为农作物的光适应性和光能高效利用遗传育种提供了新的理论基础。

相关研究成果以 “Histone Deacetylase 9 Modulates Phototropin 1 Acetylation Dynamics to Fine-Tune Phototropic Responses in Plants”为题于近期发表在国际学术期刊Plant Communications(《植物通讯》)(IF2024 11.6)上。华南植物园梁敏婷助理研究员和邓书林研究员为共同第一作者，刘勋成研究员为通讯作者。研究团队成员包括张艺副研究员、列志旸副研究员、公共实验室戴光义博士、研究生杨泳怡和实习生郭景源。该研究得到国家自然科学基金和广东省科技计划等项目的资助。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346225001865

图1. 分子模式：HDA9介导phot1乙酰化-磷酸化动态平衡调控植物向光性