劉宏濤研究組揭示了藍光信號與油菜素甾醇信號協同調控植物開花的新機制

2019年4月23日,New Phytologist雜志在線發表了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所劉宏濤研究組題為“BES1 regulated BEE1 controls photoperiodic flowering downstream of blue light signaling pathway in Arabidopsis”的研究論文,本文揭示了CRY2介導的藍光信號和內源油菜素甾醇(BRs)信號途徑和協同調控植物開花時間的機制。

植物最終能否成功地進行有性繁殖取決于精確的開花時間,因此,開花時間的調節對植物完成世代交替至關重要。藍光是太陽光的一部分,能夠調控植物從萌發到開花的整個發育過程。光裂解酶類似的藍光受體隱花素Cryptochrome (CRY)在植物中調控開花時間、光形態建成和生物鐘等,而在動物中主要功能就是生物鐘的調控。擬南芥CRY2主要調控光周期誘導的開花時間。油菜素內酯(Brassinosteroids, BRs)是一種重要的生長調節激素,BRs通過調控FLC的表達在植物自主開花途徑中起作用。調控植物生長的BRs能否協同光環境變化調控開花時間仍不清楚。

劉宏濤研究團隊發現BRs信號途徑中重要的因子BES1調控長日照條件下植物開花時間,并且BES1可以調控開花素基因FT的表達。BES1并不能直接結合FT啟動子,但可以直接結合BRs響應基因BEE1的啟動子并促進BEE1的表達。BEE1和介導CRY2調控光周期誘導開花的關鍵蛋白CIB1 是同家族的bHLH轉錄因子。BEE1以藍光依賴的形式直接結合CRY2,并且可以直接結合FT的啟動子并促進FT的轉錄。在短日照和CRY2突變體中,BEE1對FT的轉錄促進作用顯著降低,因為BEE1結合FT啟動子的能力依賴于藍光下CRY2與BEE1的相互作用。BEE1介導了BRs與藍光信號通過光周期途徑協同調控植物開花。

中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所王飛、高用順和劉亞文博士為本論文的共同第一作者,中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所劉宏濤研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院等項目的資助。

論文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nph.15866


BEE1介導了BRs與藍光信號通過光周期途徑協同調控植物開花