研究揭示藍光信號與油菜素甾醇信號協同調控植物開花的新機制

2020-12-05 生物谷



4月23日，New Phytologist 雜誌在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所劉宏濤研究組題為BES1 regulated BEE1 controls photoperiodic flowering downstream of blue light signaling pathway in Arabidopsis 的研究論文，論文揭示了CRY2介導的藍光信號和內源油菜素甾醇（BRs）信號途徑和協同調控植物開花時間的機制。


植物最終能否成功地進行有性繁殖取決於精確的開花時間，因此，開花時間的調節對植物完成世代交替至關重要。藍光是太陽光的一部分，能夠調控植物從萌發到開花的整個發育過程。光裂解酶類似的藍光受體隱花素Cryptochrome（CRY）在植物中調控開花時間、光形態建成和生物鐘等，而在動物中主要功能就是生物鐘的調控。擬南芥CRY2主要調控光周期誘導的開花時間。油菜素內酯（Brassinosteroids， BRs）是一種重要的生長調節激素，BRs通過調控FLC的表達在植物自主開花途徑中起作用。調控植物生長的BRs能否協同光環境變化調控開花時間仍不清楚。


劉宏濤團隊發現BRs信號途徑中重要的因子BES1調控長日照條件下植物開花時間，並且BES1可以調控開花素基因FT的表達。BES1並不能直接結合FT啟動子，但可以直接結合BRs響應基因BEE1的啟動子並促進BEE1的表達。BEE1和介導CRY2調控光周期誘導開花的關鍵蛋白CIB1是同家族的bHLH轉錄因子。BEE1以藍光依賴的形式直接結合CRY2，並且可以直接結合FT的啟動子並促進FT的轉錄。在短日照和CRY2突變體中，BEE1對FT的轉錄促進作用顯著降低，因為BEE1結合FT啟動子的能力依賴於藍光下CRY2與BEE1的相互作用。BEE1介導了BRs與藍光信號通過光周期途徑協同調控植物開花。(

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