As plantas têm a capacidade de ajustar o seu crescimento e desenvolvimento em resposta a sinais de luz e temperatura (1). A detecção de temperatura ajuda as plantas a determinar quando germinar, ajustar seu plano corporal para se proteger de temperaturas adversas,e flor. As temperaturas quentes, bem como a luz reduzida resultante da sombra vegetativa, promovem o crescimento do tronco, permitindo que as mudas evitem o estresse térmico e a sombra da Copa das plantas vizinhas. Considerando que a percepção da luz é impulsionada por uma colecção de fotorreceptores identificados—incluindo os fitocromos vermelhos/muito vermelhos que absorvem a luz; os criptocromos azul/ultravioleta-A (UV-a) que absorvem a luz, as fototropinas e os membros da família Zeitlupe;; e os sensores de temperatura UVR8 (2) para absorção de UV-B permanecem por determinar (3). A identificação (ou identidades) dos sensores de temperatura seria particularmente relevante no contexto das alterações climáticas (4).

Fitocromo B (phyB) é o principal crescimento controlador de fotorreceptores em mudas de Arabidopsis expostas a diferentes condições de sombra (5). Como outros da família do Fitocromo, phyB é uma cromoproteína homodimérica, com cada subunidade abrigando um cromóforo de fitocromobilina ligado covalentemente. o phyB existe em duas formas fotointerconvertíveis: um estado Pr absorvente de luz vermelha biologicamente inactivo e um estado Pfr absorvente de luz muito vermelha biologicamente activo (6, 7). Enquanto que Pr surge após a montagem com o bilin, a formação de Pfr requer luz, e seus níveis são fortemente influenciados pela razão vermelho / vermelho. Consequentemente, como a luz vermelha é absorvida por pigmentos fotossintéticos, a luz da sombra da vegetação vizinha tem um forte impacto nos níveis de Pfr, reduzindo esta proporção (8). Phyb Pfr também volta espontaneamente para Pr em uma reação independente da luz chamada reversão térmica (9-11). Tradicionalmente, a reversão térmica era considerada muito lenta em relação às reações de luz para afetar o estado Pfr de phyB, mesmo sob irradiações moderadas encontradas em ambientes naturais, mas duas observações contradizem esta visão. Em primeiro lugar, a formação de corpos nucleares de phyB, que reflecte o estado de Pfr, é afectada pela luz até às irradiações muito mais elevada do que o esperado se a reversão térmica fosse lenta (12). Em segundo lugar, é agora claro que a reversão térmica ocorre em dois passos. Embora o primeiro passo, do Pfr: Pfr homodímero (D2) ao Pfr:Heterodímero Pr (D1), é lento (kr2), o segundo passo, do Pfr:heterodímero Pr ao PR:homodímero Pr (D0), é quase duas ordens de magnitude mais rápida (kr1) (Fig. 1A) (11).

As temperaturas fisiologicamente relevantes podem alterar a magnitude de kr1 e, consequentemente, afectar os níveis de Pfr e D2, mesmo sob iluminação (Fig. 1A). Para testar esta hipótese, usamos espectroscopia in vitro e in vivo e análise de corpos nucleares de phyB por meio de Microscopia confocal. Para a primeira destas abordagens, nós produzimos phyB recombinante de comprimento completo com o seu cromóforo de fitocromobilina. Quando irradiada sob luz vermelha contínua, a absorvância in vitro a 725 nm atingiu valores mais baixos a temperaturas mais elevadas, o que é indicativo da redução dos níveis de Pfr no estado estacionário (Fig. 1, B E C). Calculámos as diferenças entre os espectros de absorvância em estado estacionário na escuridão e a luz vermelha contínua (∆ absorbance). A amplitude entre os picos máximo e mínimo de ∆ absorbance, que representa a quantidade de Pfr, diminuiu fortemente entre 10°C e 30 ° C. 1, D E E). Esta característica do phyB difere do comportamento típico das enzimas, que apresentam maior atividade ao longo da mesma faixa de temperatura (13).também medimos com espectroscopia in vivo os níveis de Phyb Pfr em mudas irradiadas com luz contínua vermelha ou branca a diferentes temperaturas (aplicados apenas durante a irradiação). O aumento das temperaturas reduziu tanto o pool total de Pfr como o de D2 (Fig. 1F e fig. S1), que é considerada a espécie fisiologicamente relevante para o phyB (11). Usando estes dados, determinamos kr1,que aumentou com a temperatura (Fig. 1G).a formação do corpo nuclear de phyB aumenta com a irradiância e a razão de luz Vermelho/Vermelho (12, 14) Porque depende do D2 (11). Como uma proxy para a temperatura de impacto no D2, foi utilizada a diferença no corpo nuclear, formação em linhas de phyB-9–null mutante resgatado com inalterada phyB ou qualquer um dos dois cromóforo bolso mutantes que suprimir Pfr térmica reversão in vitro com pouco ou nenhum efeito sobre photoconversion (phyBY361F-YFP e phyBR582A-YFP) (15, 16). De-etiolated (verde), as plântulas foram transferidas para as diferentes condições de luz (irradiações e red/far-red light rácios) representante de luz solar não filtrada, de dossel de sombra, ou em dias nublados, em combinação com diferentes temperaturas aplicadas somente durante os tratamentos de luz (fig. S2). O tamanho do corpo nuclear de phyBY361F-YFP e phyBR582A-YFP não foi significativamente afectado pela irradiância(Fig. S3) e fortemente afectada pela razão vermelho / vermelho distante (Fig. S4). Isto é consistente com a noção de que as respostas de irradiância dependem de kr1 e kr2 (11), que são afetadas nos mutantes. O tamanho dos corpos nucleares de phyB variava quadraticamente com a temperatura e era maior a ~20 ° C (Fig. 2A e fig. S5). Testamos a hipótese de que a fase negativa desta resposta à temperatura é a manifestação de reversão térmica melhorada reduzindo D2. Em direção a este objetivo, modelamos o tamanho médio dos corpos nucleares phyBY361F-YFP e phyBR582A-YFP (tabelas S1 e S2) como uma função tanto dos efeitos de D2 (11) quanto dos efeitos de temperatura não mediados por mudanças em D2 (Fig. S6). Então, nós usamos este modelo restrito para prever os níveis de D2 a partir do tamanho do corpo Nuclear phyB em linhas de tipo selvagem (Fig. 2B). A diferença entre o log D2 aparente em tipo selvagem e o log D2 de phyBY361F e phyBR582A na mesma condição de luz é mostrada na figura. 2C (diferença média para todas as condições de luz). Os resultados indicam que altas temperaturas diminuem o aparente D2 para o phyB de tipo selvagem sob uma ampla gama de condições de luz.

usando as três abordagens acima, mostrou-se que a atividade de phyB diminui com o aumento da temperatura (Figs. 1 e 2), sugerindo dois possíveis resultados biológicos. Uma delas é que as mudanças na sinalização do phyB compensam o efeito da temperatura. O relógio circadiano fornece um exemplo de compensação de temperatura (17). A outra é que a percepção de phyB de sinais de temperatura controla a saída fisiológica. Uma predição desta última hipótese é que a atividade de phyB (D2) deve afetar Similarmente o crescimento independentemente de ser alterado pela luz, temperatura ou mutações que estabilizam o phyB. Para testar esta previsão, cultivámos mudas de Arabidopsis (incluindo variantes genéticas de phyB) com a mesma irradiância e temperatura, classificando-as para os diferentes ambientes de luz e temperatura (Fig. S2), e crescimento modelado nestas condições (tabela S3) em função de D2.as respostas ao crescimento à temperatura (Fig. S7) e luz (18) não são exclusivamente mediados por fib (D2). Assim, construímos o modelo em dois passos: primeiro, montagem univariada submodelos que descreve a relação entre o crescimento e os fatores individuais (D2, efeitos de temperatura não mediada por mudanças em D2, e a atividade de outros foto-receptores sensoriais) e, em seguida, combinar os componentes no modelo final. Quantificar a contribuição de D2 (Fig. S8), utilizámos crescimento a 30 ° C (sem inibição a baixa temperatura do crescimento) (Fig. S9) de todos os genotipos, incluindo as variantes phyB estabilizadas e o mutante phyB-null (D2 = 0). Quantificar os efeitos da temperatura não mediados por alterações no D2 (Fig. S9B), utilizámos o mutante fitob (inibição sem inibição mediada pelo fitob) a 1 µmol m−2 s−1 (a esta irradiância e a 30°C, o crescimento é máximo, indicando que outros fotorreceptores não dão uma forte contribuição). Quantificar a contribuição de outros fotorreceptores (Fig. S10), utilizámos o mutante phyB (sem inibição mediada pelo phyB) numa gama de irradiâncias a 30°C (sem inibição do crescimento a baixa temperatura). A única interacção estatisticamente significativa entre estes Termos foi entre o D2 e os efeitos da temperatura não mediados por alterações no D2 (tabela S4). Portanto, no modelo final, o crescimento foi inversamente relacionado com termos que representam as ações de D2, baixas temperaturas (não mediada por mudanças no D2), outros foto-receptores sensoriais, e a interação sinérgica entre D2 e baixa temperatura (não mediada por mudanças no D2).

em seguida, adaptámo-nos ao crescimento do modelo para todas as 200 combinações genotipos de temperatura-luz. A relação entre os dados observados e os dados previstos não mostrou desvio sistemático da correlação 1: 1 para a luz diferente (Fig. 3A), temperatura (Fig. 3B), ou variantes genéticas com estabilidade alterada de Pfr (Fig. 3C). Os dados previstos foram obtidos com valores de D2 afectados pela luz, temperatura e genótipo. Para testar a significância dos efeitos da temperatura mediados por alterações no estado de phyB, recalculamos o crescimento usando D2 modificado pela luz e genótipo, mas não pela temperatura (constante 10°C). Este ajuste reduziu a bondade do ajuste do modelo de crescimento (Fig. 3B, inset), indicando que a contribuição dos efeitos de temperatura mediados pelo FYB sobre o crescimento é estatisticamente significativa e não deve ser negligenciada. Porque nós estimamos o efeito de D2 usando dados de uma única temperatura(Fig. S8), nosso modelo de crescimento não se baseia na suposição de que o D2 muda com a temperatura, proporcionando assim confiança de que esta última conclusão é genuína.

foi utilizado o modelo de crescimento para comparar a contribuição de cada um dos três dependentes da temperatura termos de inibição de crescimento em baixas temperaturas. os efeitos da temperatura mediados pelo phyB contribuem para a resposta global à temperatura(Fig. 3D). Os efeitos foram grandes com baixas irradiações, diminuídos com irradiações intermédias (as reacções de luz tornam-se cada vez mais importantes), e aumentaram novamente com irradiações mais elevadas porque agora o D2 afecta mais fortemente o crescimento.foram descobertos Fitocromos

que foram estudados com base nos seus papéis como receptores de luz nas plantas (6, 7). No entanto, nossas observações que a temperatura altera a quantidade de D2 para phyB (figos. 1 e 2) e a sua produção fisiológica de uma forma semelhante à da luz (Fig. 3) indicar que phyB também deve ser definido como um receptor de temperatura cue. phyB requer luz para cumprir com esta função de temperatura, necessitando de luz para inicialmente gerar o estado Pfr instável, mas bioativo. A temperatura afeta o estado Pfr do phyB principalmente através de kr1 na luz(Fig. 1) e via kr2 durante a noite (19). Os receptores são muitas vezes ativados por seus ligantes; embora o phyB seja ativado pela luz vermelha, Ele é desativado pela luz muito vermelha e altas temperaturas. Esta combinação de percepção de luz e temperatura serviria para integrar os sinais que controlam a fotomorfogênese e a termomorfogênese de forma a otimizar o crescimento das plantas expostas a uma ampla gama de ambientes.correcção (17 de novembro de 2016): Relatório: “Fitocromo B integra sinais de luz e temperatura em Arabidopsis”, por M. Legris et al. (18 November 2016, p. 897). Este artigo foi originalmente publicado online como primeiro lançamento em 27 de outubro de 2016. Esta informação foi restaurada no final do artigo.materiais suplementares materiais e métodos materiais e métodos figos. S1 a S11

tabelas S1 a S4

referências (20-26)