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Nature Comm. | 植物休眠解除的转录调控新机制

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 10:29

撰文 | SHR

责编 | 王一

休眠是植物在季节性气候环境中进化出的一种适应性机制，可以确保植物在长期寒冷或水分胁迫等不利条件下生存。进入秋季后，在寒带或者温带生长的多年生树木会以芽伸长停止-驻芽形成-建立休眠的顺序响应季节变化，并且该过程是光周期依赖性的【1】。一旦休眠建立，恢复活跃生长期需要植物长时间暴露于低温下，该过程被称为休眠解除（ dormancy release），以确保植物仅在有利的且稳定的生长环境中恢复生长【2】。然而，与光周期介导的生长停止和休眠建立不同，休眠解除和出芽过程是温度介导，但是目前关于温度调控休眠解除和出芽的分子机制知之甚少。

瑞典农业科学大学Rishikesh P. Bhalerao课题组在拟南芥中的研究表明，MADS-box基因SVL (SHORT VEGETATIVE PHASE-Like) 负调控出芽过程，并且SVL的表达同时受到短日照（休眠建立阶段）和低温（休眠解除阶段）的调控，暗示了SVL在植物休眠建立及解除调控中的重要作用【3】。此外，美国密歇根理工大学Victor B. Busov课题组在杨树中的一项研究发现了植物出芽（休眠解除）的正调节因子EBB1 （EARLY BUD-BREAK 1）【4】。但是目前尚不清楚EBB1与SVL间的关联及其调控植物休眠解除的作用机制。

近期，Victor B. Busov课题组和Rishikesh P. Bhalerao课题组进一步合作，揭示了EBB1和SVL共同调节杨树休眠解除的转录调控机制。该研究成果以EARLY BUD-BREAK 1 and EARLY BUD-BREAK 3 control resumption of poplar growth after winter dormancy为题线发表在Nature Communications上。

通过基因表达模式分析以及基因的过表达/沉默，该研究发现EBB1是杨树休眠解除的正调节因子而SVL是负调节因子。EMSA和ChIP-qPCR结果表明，EBB1直接与SVL启动子结合以抑制其表达。

研究人员还从杨树突变体中鉴定到另外一个休眠解除的正调节因子EBB3，发现EBB3是低温诱导的，且该过程受到组蛋白H3K27me3的表观遗传修饰。有趣的是，EBB1、EBB3和SVL共同调节休眠解除过程，其中EBB1在SVL和EBB3的上游起作用以调节其表达，而EBB3在SVL的下游发挥作用。此外，EEB3可以通过正调控细胞增殖相关基因的表达以促进休眠解除和出芽过程。

Hypothetical model of the roles EBB1, SVL and EBB3 play in control of bud-break in poplar

综上所述，该研究在杨树中揭示了休眠解除和出芽过程的EBB1-SVL-EBB3调控机制，并将温度介导的出芽过程与细胞周期激活联系在一起。EBB1、SVL和EBB3三个基因的发现及其相互作用的揭示为更全面的揭示调控休眠解除的遗传机制奠定了基础，并对全球气候变化下的植物育种工作提供了新的思路。

参考文献

【1】Jeknić, Z. & Chen, T. H. H. Changes in protein profiles of poplar tissues during the induction of bud dormancy by short-day photoperiods1. Plant Cell Physiol. 40, 2 5–35 (1999).

【2】Horvath, D. P., Anderson, J. V., Chao, W. S. & Foley, M. E. Knowing when to grow: signals regulating bud dormancy. Trends Plant Sci. 8, 534–540 (2003).

【3】Singh, R. K. et al. A genetic network mediating the control of bud break in hybrid aspen. Nat. Commun. 9, 4173–4173 (2018).

【4】Yordanov, Y. S., Ma, C., Strauss, S. H. & Busov, V. B. EARLY BUD-BREAK 1 (EBB1) is a regulator of release from seasonal dormancy in poplar trees. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 10001–10006 (2014).

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21449-0