開花是植物生長發育過程的重要環節,決定高等植物的繁殖和遺傳能力,對提高農作物産量與品質也具有重要生物學意義。近日,我院劉選明、趙小英教授課題組在國際植物學著名學術期刊《The Plant Journal》上在線發表了研究論文“A photo-responsive F-box protein FOF2 regulates floral initiation by promoting FLC expression in Arabidopsis”。該論文報道了拟南芥光響應F-box蛋白FOF2通過調節開花抑制子FLC的表達調控植物開花的機制,揭示了光與自主開花途徑間的聯系。
植物開花受光周期、環境溫度、植物激素、植物年齡等多種内源和外源信号的影響。植物通過整合内源和外源信号,至少形成了6種不同的開花調控途徑:光周期途徑、溫度途徑、春化途徑、赤黴素途徑、自主開花起始途徑以及年齡途徑。這些不同開花調控途徑之間的聯系尚不明确。在此項研究中,作者通過植物轉化和大規模篩選,發現F-box基因FOF2過量表達推遲植物開花,但并不影響植物開花的光周期響應。那麼FOF2通過哪條途徑調控開花?作者通過檢測不同開花途徑對FOF2基因表達的調節,發現FOF2受自主開花途徑基因FCA的調節,表明FOF2可能影響自主開花調控途徑。那麼FOF2調控開花的機制是什麼?作者通過RNA-seq、遺傳及分子生物學手段,證明FOF2通過促進開花抑制子FLC的表達,抑制開花。此項研究還發現,藍光受體隐花素(CRY)和紅光/遠紅光受體光敏素(PHY)介導光抑制FOF2蛋白的泛素化降解。作者推測,光可能通過調節FOF2蛋白水平,進而調控自主開花途徑,因而暗示了光與自主調控開花途徑間的聯系。
FOF2調控植物開花機制模式圖
此項工作得到了國家自然科學基金面上項目,植物分子遺傳國家重點實驗室開放基金,植物功能基因組學與發育調控湖南省重點實驗室、湖南省植物重要功能基因發掘及其應用研究創新研究群體、湖南省生物發育工程及新産品研發協同創新中心等項目經費資助。
文章鍊接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.13607/full