農學院武亮研究員課題組解析植物開花調控新機制
2019年2月18日，農學院作物所武亮研究員課題組在《Nature Communications》雜志在線發(fā)表了題為“Divergent roles of FT-like 9 in flowering transition under different day lengths in?Brachypodium distachyon”的研究論文。該研究成果不僅揭示了植物開花調控新的分子機制，而且可為指導麥類作物廣適性育種提供參考。
開花是植物生長發(fā)育階段的重要組成部分，直接影響植物生長的世代長短和繁殖速度。改良作物抽穗期農藝性狀不僅對擴大新品種適宜種植范圍極其重要，而且對于提高作物產量、增強作物抗逆性也具有積極意義。小麥、大麥等麥類作物是長日照植物，人們熟知雖然長日照植物在短日照條件下開花時期顯著延遲，但最終還是可以開花結實，完成生活史。然而，其中的作用機制并不清楚。
武亮研究員課題組在研究麥類作物的模式植物二穗短柄草中鑒定到一個短日照特異表達的FT同源基因（FT-like 9，FTL9）。遺傳學證據(jù)表明，FTL9蛋白是特異控制短日照條件開花的成花素。生化機制研究發(fā)現(xiàn)，與長日照條件積累的成花素FT1相似，FTL9與14-3-3和FD也可互作形成開花誘導復合物，但其開花復合物的活性遠低于FT1。FTL9作為短日照成花素的意義在于：雖然短日照開花時間遠大于長日照，但最終還是可以抽穗開花，從而保證完成其生殖過程。
研究發(fā)現(xiàn)，FTL9不僅在短日照條件促進開花，而且在長日照條件抑制開花。解析其機制發(fā)現(xiàn)，在短日照條件FT1不表達時，FTL9形成活性較弱的開花復合物，誘導開花；在長日照條件FT1大量表達時，FTL9通過與FT1競爭，影響了FT1開花復合物對下游基因的激活能力，從而抑制開花，說明FTL9具有雙重開花調控功能。同時，該研究還鑒定了FTL9的上游作用因子，即正向調控FT1基因表達的CONSTANTS（CO）同源蛋白CO1，同時可以抑制FTL9表達。因而，CO1對不同FTs的雙層調控機制，縮短了二穗短柄草在長日照條件下的開花時間。
博士后秦正睿和碩士研究生白玉雪為論文第一作者，Sajid Muhammad、毋霞、鄧平川也參與了該工作，山東農業(yè)大學吳佳潔教授和安海龍教授為二穗短柄草轉化提供了指導。該研究得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、中國博士后科學基金、作物遺傳與種質創(chuàng)新國家重點實驗室開放課題以及浙江大學“百人計劃”項目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08785-y
FTL9調控分子機制模式圖
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