【Plant Physiology期刊】植物开花的调控机制
2024.07.24 01:59:20字数 652阅读 111
2024年5月，英国诺里奇研究园的Robert Maple等人在Plant Physiology发表了题为Flowering time: From physiology, through genetics to mechanism的文章，综述了植物进化过程中如何通过响应环境及内源信号来诱导开花的研究进展，旨在深入揭示调控植物开花的分子机制与适应性机制。
01
早期研究认为植物开花由多个独立机制控制，但拟南芥的研究揭示了其由高度集成的多种信号通路进行调控，通过“开花途径整合因子”(floral pathway integrators)统一协调植物的开花过程。
影响植物开花时间的因素
春化作用
遗传基因特性
外部环境因素
生长状态和养分积累
02
拟南芥中FLOWERING1(FLC相关转录因子)抑制FT和SOC1影响开花时间。低温下FLM-β促SVP和FLC聚合，延迟开花；高温下SVP蛋白减少，促进开花。
图1.控制拟南芥开花时间的主要遗传通路
03
冬季一年生拟南芥的春化过程表现出对FRI/FLC的依赖，fca, fpa, flk等突变诱导的开花突变体恰好相反，这些突变体表现出对春化作用的隐性需求，类似于小麦中的Vrn位点。
图2.FLC位点的反转录
04
FLC是许多通用转录调控因子的敏感靶点，包括核心转录调节子、剪接调节子和RNA结合蛋白。它不仅调控开花，还参与种子休眠、冷耐受性、幼年到成年阶段转变和花序模式等广泛发育过程，FRI和FLC能增加植物在干旱和病原体感染期间的胁迫耐受性。
图3.FLC位点的共转录
05
拟南芥及其近缘种中的自然变异揭示了影响开花时间的关键节点，研究自然变异对理解在自然条件下哪些基因对开花时间最具影响力至关重要。未来应当运用分子知识、GWAS、动态基因研究方法及田间实验，精准调控新物种开花时间，以适应气候变化并开发新作物品种。
图4.驯化作物和自然作物的开花通路变化
该研究揭示了FLOWERING1、FLC等基因调控作物开花时间的分子机制，通过分析基因功能、遗传转录及自然变异，展示了植物如何响应环境信号控制开花，对作物育种改良具重要意义。
原文链接：doi :10.1093/plphys/kiae109
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NATURE COMMUNICATIONS | (2022) 13:1461 | https://doi.org/...
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