無論對被子植物還是對動物來說,植物開花時間調控的重要性不言而喻,但在這個過程中仍存在諸多未解之謎。中科院昆明植物研究所研究人員與上海大學合作,*新闡明了植物通過協(xié)調一氧化碳的活性與穩(wěn)定性以調節(jié)開花時間的分子機制。
植物響應季節(jié)變化的開花時間,通常是通過植物對日照長度變化的感知來完成的。在基因高度純合的擬南芥中,長日照條件誘導開花啟動因子的表達來加速植物開花。光周期條件對開花啟動因子的激活,主要依賴于轉錄因子一氧化碳的活性。對一氧化碳的轉錄水平、蛋白質穩(wěn)定性以及生物鐘的調控,是植物響應光周期并誘導植物成花的關鍵機制。擬南芥的ABI5因子結合蛋白2(AFP2),在促進種子萌發(fā)過程中起降低負調控脫落酸信號的作用,然而人們對其在調節(jié)植物開花時間所起的作用仍不清楚。
研究團隊新發(fā)現(xiàn),在長日照條件下,過表達AFP2的轉基因擬南芥植株開花時間顯著延遲,同時伴隨一氧化碳表達水平降低;相反,AFP2缺失突變體開花提前,則一氧化碳表達量升高。這表明,這種蛋白通過調控一氧化碳,來負調控植株的開花時間。他們還發(fā)現(xiàn),它的一個末端可與一氧化碳等相互作用,進而形成新的復合物。生化和遺傳分析顯示,AFP2具有在夜間達到峰值的晝夜表達節(jié)律,并且在夜間介導一氧化碳降解,來降低開花啟動因子染色質組蛋白的乙酰化水平,進而抑制夜間開花啟動因子的轉錄。
這項研究*揭示了這種新復合物通過協(xié)調一氧化碳蛋白的穩(wěn)定性,以及開花啟動因子染色質的組蛋白去乙酰化水平,來調節(jié)植物響應光周期開花的分子機制,對人類破解植物開花的關鍵機制以及種植、園藝業(yè)等有重要意義。相關成果已*新在線發(fā)表在國際權威期刊《植物生理學》上。
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