光是植物光合作用的能量来源，也是调控植物生长发育的核心环境信号。生长在黑暗中和光下的植物将采取截然不同的发育策略，这源于植物光受体作为“眼睛”对光信号的精准捕捉和解读。植物拥有一系列光受体，分别感知不同波段的光。过去数十年的研究几乎全部聚焦于光受体“光激发态”功能，解析了光“打开”这些受体功能的机理。但一些根本性问题长期被忽视，例如光受体在“黑暗中”或“非光激发态”是否同样具有调控植物生长发育的功能活性，以及除“光打开”式模式外是否存在其他功能调控模型。
近日，深圳大学刘宏涛课题组在Nature Plants上在线发表一篇题为Decoding darkness by seeking photoreceptor functions with and without light的观点文章（Perspective）。该文系统整合了近年来关于非光激发态光受体功能的零散线索，为光信号领域未来科学研究提供了全新指引。
该观点文章全面梳理了多个光受体家族（包括CRYs、phytochromes、UVR8、ZTL等）在黑暗中发挥功能的线索。以拟南芥蓝光受体CRY2为例，此前已有研究发现其在黑暗中能够直接抑制根尖分生区的细胞分裂，从而限制主根伸长；而蓝光照射则解除这种抑制，促进根系生长（）。此外，phyA的暗态形式（Pr）也表现出基础活性，能够部分抑制COP1-SPA复合物；UVR8甚至在无紫外光的情况下可通过结合植物代谢产物黄烷酮查尔酮（NGC）而被激活。这些案例表明，非光激发态光受体的功能并非个例，而可能是一个保守且广泛存在的调控机制。
图1光受体在光下和暗中均存在特异功能
更重要的是，该观点文章还以光受体黑暗中功能为载体，归纳了光受体存在的多种光调控类型（图2），包括光开启、光关闭，光增强，光阈值等，这一系列“光调控模型”彻底打破了以往“光受体要么开要么关”的二元对立认知，揭示了植物如何利用同一个蛋白分子在光暗交替的环境中实现精确的发育适应。
图2 光受体功能的多样化光调控模式
该观点文章还尖锐指出植物光受体“暗态功能”研究面临的挑战。作者强调，要证明一个表型确实来源于光受体的“暗态”功能，实验设计必须考虑多方面可能造成“伪暗”环境的“光污染”，例如植物组织的导光性可能使以往认为无光的部位（例如深层土壤的根部）接收到从茎端传导而来的光等。作者呼吁，未来研究需要采用绝对黑暗环境、开发“持续黑暗”的组成型非光激发突变体，并借助嫁接、microCT等技术精确判断非光激发态光受体的原位功能。
该观点文章发表后，将进一步深化“光受体在黑暗中具有功能”这一全新概念，打破二元对立式光受体功能传统调控模型，并为未来改造光受体暗态活性、优化作物重要农艺性状提供基础理论依据。
深圳大学副教授曾德圣为该论文的第一作者，教授刘宏涛为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、中国博士后科学基金以及深圳市科技计划项目的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-026-02307-7
热门跟贴