【前沿】植物开花可急可缓 菊花遗传育种团队发现调控开花新机制

2019-04-28来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:蒋甲福 陈洁

开花既是植物最美的瞬间,更是植物生命进程中进行生殖转换的标志性事件。适时开花对植物完成生活史意义重大,同时对观赏植物的周年生产及供应亦很关键。

科学家发现,褪黑素(Melatonin,MT)和独脚金内酯(Strigolactone,SL)是植物体内重要的激素,在植物生长发育进程中有重要作用,但这两种激素单独或协同调控植物开花的分子机制尚不清楚。近日,365bet网赌_365bet邮箱验证_365bet体育官网网址科学家的研究揭示了褪黑素和独脚金内酯在拟南芥开花方面的内在联系,研究结果不仅拓展了人们对植物激素互作调控开花的认识,也为深入探索褪黑素和独脚金内酯两个激素调控植物花期的分子机制奠定了良好基础,具有重要科学意义和应用前景。该团队目前已把该调节机制应用到菊花开花控制上:外源施用SL人工合成类似物GR24可以促进菊花开花,而MT则抑制开花。

该团队研究发现,与野生型拟南芥(Col-0)相比,SL合成和信号途径的两个突变体(max4-1、d14-1)具有明显的早花表型。有趣的是,通过超高效液相色谱(UPLC)对褪黑素含量进行测定,发现max4-1和d14-1两个突变体中褪黑素含量都明显高于野生型,参与MT合成的两个基因SNAT和COMT的表达量也显着上调。但当外源喷施MT后,max4-1和d14-1开花时间却比野生型更晚。对开花关键基因表达水平进行定量显示,外源MT处理后,两个突变体中的SPL3、SPL4、SPL9、AP1和SOC1的表达水平明显受到抑制,但FLOWERING LOCUSC(FLC)的表达量明显升高。进一步发现,在拟南芥开花调控过程中,MT存在“安全”阈值,在此阈值内,内源SL通过抑制SPLs基因的表达从而抑制开花;但在阈值范围外,SL会通过抑制MT的合成,进而促进开花抑制基因FLC的表达来抑制开花。这些结果表明,褪黑素信号路径可能存在于独脚金内酯信号路径的下游,通过激活FLC的表达,导致开花推迟。


MT和SL调控拟南芥开花的分子机制

近日,国际着名学术期刊Journal of Pineal Research(IF2018=11.613)在线发表了题为“Strigolactone represses the synthesis of melatonin, thereby inducing floral transition inArabidopsis thalianain an FLC-dependentmanner”的研究论文。该论文的署名单位为365bet网赌_365bet邮箱验证_365bet体育官网网址,园艺学院博士生张子昕为论文第一作者,园艺学院蒋甲福教授和陈发棣教授为共同通讯作者。菊花遗传育种团队房伟民教授、陈素梅教授和管志勇教授也参与了该研究。

该研究得到了国家自然科学基金面上项目和国家杰出青年科学基金项目的资助。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/jpi.12582


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