生物如何應對環(huán)境改變，這是一個令人著迷的基礎生物學問題。光既是植物生長的能量源，也是決定植物發(fā)育的關鍵環(huán)境線索（比如種子萌發(fā)）。解析種子萌發(fā)背后的具體機制，有助于理解植物發(fā)育的基本原則和提高作物的產(chǎn)量。

北京大學研究團隊在美國國家科學院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章指出，DET1是種子萌發(fā)的核心抑制因子。種子使用多級調(diào)控回路準確靈敏地介導光調(diào)控的萌發(fā)。這篇文章的通訊作者是北京大學生命科學學院的鄧興旺教授和鐘上威博士。

種子是陸生開花植物采用的關鍵繁殖策略。種子準確應答光照的能力，對于植物生存是至關重要的。不過，人們還不了解這其中的機制。這項研究揭示了擬南芥種子的關鍵前饋環(huán)路（triple feed-forward loop），該環(huán)路能在黑暗條件下徹底阻止種子萌發(fā)，在不同光照條件下精確起始種子萌發(fā)。

研究人員深入研究了光誘導的種子萌發(fā)，發(fā)現(xiàn)進化保守的DET1蛋白是這一過程的核心抑制因子。遺傳學分析表明，DET1在HFR1和PIF1的上游起作用，HFR1和PIF1分別是種子萌發(fā)的關鍵正轉(zhuǎn)錄調(diào)控子和負轉(zhuǎn)錄調(diào)控子。進一步研究顯示，DET1和COP10靶標HFR1使其降解。在另一方面，DET1和COP10直接與PIF1互作，促進該蛋白的穩(wěn)定性。

計算機建模表明，phyB–DET1–HFR1–PIF1和phyB–DET1–Protease–PIF1是新的信號通路，獨立于此前鑒定的phyB-PIF1通路。這兩個新通路分別介導對光照的快速應答和延時應答。這個模型得到了實驗的驗證，說明它捕捉到了擬南芥種子萌發(fā)的真實網(wǎng)絡。