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我所科研人员揭示赤霉素调控拟南芥开花的分子机制

2012年8月31日,我所王佳伟研究组在 《The Plant Cell》 杂志发表题“Gibberellin Controls Arabidopsis Floral Transition through miR156-Targeted SQUAMOSA PROMOTER BINDING–LIKE Transcription Factors”的研究论文。本文揭示了调控开花的两条内源途径——赤霉素和年龄途径的相互作用。

模式植物拟南芥是长日照植物。长日照可以诱导其提前开花。在短日照条件下,拟南芥仍然可以进入生殖生长期,说明存在内源的途径帮助其在非诱导条件下顺利完成生活史。过去10多年的研究表明,在短日照条件下,赤霉素途径和年龄途径发挥了重要作用。在赤霉素途径中,存在一类被称为DELLA蛋白的转录抑制因子,赤霉素通过解除DELLA对开花关键基因LFY和SOC1的抑制来促进开花。年龄途径则是通过miR156的靶基因SPL直接激活AP1、FUL和 SOC1等MADS-box基因的表达诱导植物开花。

王佳伟研究组发现,在短日照下,过量表达miR156的转基因拟南芥呈现出对赤霉素的不敏感性。进一步研究表明,赤霉素信号传递的关键分子DELLA与miR156的靶基因SPL存在直接的蛋白相互作用。DELLA与SPL异源二聚体的形成降低了SPL的转录激活活性,导致下游基因miR172、FUL和 SOC1的激活受到阻遏,进而延迟了植物的开花。这些发现不仅阐明了DELLA蛋白抑制MADS-box基因表达的分子机制,同时也揭示了年龄和赤霉素这两条控制开花的内源途径之间的相互关系。

此项研究得到了中科院“创新2020”和中组部“青年千人计划”的资助。(供稿人:虞莎)
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