华中农业大学揭示开花基因FRIGIDA调控柑橘干旱胁迫的分子机制

植物开花受多环境因素的调控，其中干旱胁迫是重要的调控因素之一。在干旱胁迫下，植物会根据干旱的强度和持续时间通过提早或延迟开花作出反应，开花延迟被认为是一种胁迫耐受反应，植物会在等待胁迫之后开始繁殖；而提早开花被认为是一种胁迫的回避反应，植物为了避免胁迫从而加速了生殖生长的过程，以便快速完成整个生命周期，这就是很多植物在干旱胁迫条件下提前开花的原因。近年来报道了许多开花基因都参与了植物胁迫耐受性调节，FRIGIDA（FRI）是春化低温途径中的关键基因，它能抑制FLC的表达从而抑制植物开花，因而受到广泛关注。干旱也是诱导柑橘开花主要环境因子之一，FRI基因在干旱和成花之间扮演着什么角色？其功能机制是否与模式植物有所差异尚不清楚。

近日， The Plant Journal在线发表了华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室胡春根教授课题组题为 Citrus FRIGIDA cooperates with its interaction partner dehydrin to regulate drought tolerance的研究论文， 阐明了晚花基因CiFRI在柑橘干旱胁迫中的分子机制。

柠檬对干旱尤其敏感，适度的干旱处理可以显著提高柠檬的成花能力，生产上常利用控水对柠檬开花进行调控。该研究通过柠檬遗传转化证实，CiFRI基因可以显著提高柠檬的抗旱能力。转录组分析发现，CiFRI转基因植株干旱处理后，大量营养生长相关基因较野生型明显上调。酵母双杂交证实CiFRI可以与一个柑橘的脱水素蛋白（dehydrin，DHN）互作，DHN可以在干旱的条件下保护CiFRI不被泛素化降解，从而显著提高了植物的抗旱能力。推测在柠檬中，CiFRI通过提高植株的抗性，进而阻止柑橘在干旱的条件开花。

图1 CiFRI基因显著增强了转基因柑橘抗旱性

此外，进一步的研究表明CiFRI还受到了上游转录因子CiBZR1的调控，CiBZR1转基因柑橘中CiFRI的显著上调，并表现出明显的抗旱性。本研究对开花基因CiFRI参与干旱调控柑橘开花的机制提供了新的见解。

图2 CiFRI调控柑橘干旱胁迫响应的网络途径

华中农业大学园艺林学学院已毕业的博士生许圆圆、博士后曾仁芳和博士生周焕为论文共同第一作者，胡春根教授和张金智教授为论文共同通讯作者，本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15785

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