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昆明植物所在植物開(kāi)花調(diào)控研究中取得新進(jìn)展

作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-09 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

春化作用是植物暴露在冬季寒冷氣溫下促進(jìn)開(kāi)花的過(guò)程。寒冷作為冬季的一個(gè)可靠信號(hào),能夠區(qū)分長(zhǎng)時(shí)間暴露在寒冷中的特征與短時(shí)間溫度浮動(dòng)變化的區(qū)別,是植物一個(gè)適應(yīng)性的特征。在溫帶氣候下,很多冬性植物或兩年生植物將冬季寒冷作為一個(gè)主要的環(huán)境因子來(lái)決定植物在一年中合適的季節(jié)開(kāi)花。在自然條件下,擬南芥開(kāi)花時(shí)間的多樣性主要是由于FRIGIDA (FRI)基因和它下游目標(biāo)基因FLOWERING LOCUS C (FLC)的等位基因突變?cè)斐傻模陨鷳B(tài)型擬南芥通常具有有功能的FRI和FLC基因。FRIGIDA是一個(gè)特有的植物蛋白,它能有效激活開(kāi)花抑制基因FLC的表達(dá),F(xiàn)LC通過(guò)抑制開(kāi)花啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄從而抑制植物開(kāi)花。然而,F(xiàn)RI作為植物的特有蛋白,它調(diào)控植物開(kāi)花的機(jī)制還有待研究。

近日,中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員楊永平帶領(lǐng)的植物基因組演化與基因功能發(fā)掘團(tuán)隊(duì)與上海大學(xué)合作研究了FRIGIDA蛋白的時(shí)空表達(dá)效應(yīng)對(duì)擬南芥開(kāi)花的調(diào)控機(jī)制。組織特異性表達(dá)FRI研究發(fā)現(xiàn),在植物韌皮部、頂端分生組織和葉片組織特異性表達(dá)FRI基因能有效通過(guò)激活FLC來(lái)延遲開(kāi)花。在根部組織特異性表達(dá)FRI仍然能延遲植物開(kāi)花,盡管這種延遲開(kāi)花作用低于韌皮部特異性表達(dá)FRI的效應(yīng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)根部特異性表達(dá)FRI能夠激活根部FLC的同源基因MAF4和MAF5的表達(dá)來(lái)延遲開(kāi)花,并且這種延遲作用同樣依賴(lài)于FLC基因。遺傳學(xué)和嫁接實(shí)驗(yàn)表明根部特異性表達(dá)FRI對(duì)開(kāi)花的延遲作用可能是通過(guò)可移動(dòng)的信號(hào)分子抑制葉片頂端的FT信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。發(fā)育時(shí)間特異性表達(dá)FRI的研究發(fā)現(xiàn),種子胚胎期特異表達(dá)FRI能有效抑制植物開(kāi)花,甚至胚胎早期表達(dá)FRI仍能通過(guò)調(diào)控FLC的染色質(zhì)修飾來(lái)延遲下一代植株的開(kāi)花時(shí)間。總之,該研究通過(guò)對(duì)FRIGIDA基因的特異性時(shí)空表達(dá)研究了其對(duì)植物開(kāi)花的影響,同時(shí)揭示植物根部也能夠參與對(duì)植物開(kāi)花的調(diào)控。

研究成果以Expression of FRIGIDA in root inhibits flowering in Arabidopsis thaliana 為題在線(xiàn)發(fā)表于Journal of Experimental Botany。昆明植物所博士孔祥翔為該論文**作者,楊永平和胡向陽(yáng)為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。

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