植物通过光受体蛋白感知并传递光信号,介导植物的光生理反应。拟南芥隐花色素(Cryptochrome,包括CRY1和CRY2)作为植物的蓝光受体,主要参与抑制植物下胚轴的伸长及促进植物光周期开花。目前已知拟南芥隐花色素CRY见蓝光后,蛋白构象发生改变,通过多聚化而激活,激活的CRY蛋白能够与下游的信号蛋白发生相互作用,介导蓝光信号的传递,调节植物的生长发育。激活的CRY蛋白能够被磷酸化,磷酸化的CRY2蛋白能够进一步发生泛素化降解。但目前尚无CRY1蛋白发生降解的相关报道。拟南芥CRY2主要定位在细胞核中,并在细胞核内完成多聚化、磷酸化与泛素化的蛋白周期,而CRY1蛋白则在细胞核与细胞质中均有分布,我们推测CRY1蛋白在核内与细胞质中的功能及光生物化学反应可能存在差异。为了验证这一假设,通过遗传学、分子生物学与生物化学方法等手段,本论文构建了带有核定位信号(NLS)与细胞质定位信号(NES)的CRY1过表达转基因拟南芥,对核内外CRY1的生理功能及光生物化学活性进行了分析,得到以下几个主要结论:(1)细胞核内的CRY1而非细胞质CRY1参与对植物下胚轴伸长的抑制,说明主要是细胞核内的CRY1参与介导植物的蓝光响应;(2)细胞核与细胞质CRY1均通过蓝光依赖的多聚化激活;(3)细胞核内的CRY1而非细胞质CRY1发生蓝光依赖的磷酸化与泛素化降解,COP1参与介导核内CRY1的泛素化降解;(4)核内CRY1蛋白蓝光下能够形成光小体(Photobody),且光小体是一种液-液相分离(Liquid-liquid phase separation)状态;(5)COP1与核内CRY1定位于相同的光小体上,核内CRY1的相分离可能与其降解相关,COP1可能通过影响核内CRY1相分离动力学来介导CRY1的泛素化降解。本论文的研究结果很大程度上完善了细胞核内CRY1的信号转导机制,发现了一条新的CRY1核内信号失活机制,为今后隐花色素领域的研究奠定了理论基础,也为今后隐花色素的研究指明了更多的研究方向。