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赤霉素调控植物开花时间的最新机理
日期:2020-01-02 作者:未知 来源:Plant Biotechnology Journal 点击:
     近日,JIPB 在线发表新加坡国立大学俞皓团队和新加坡淡马锡生命科学研究院申莉莎团队的合作综述“New insights into gibberellin signaling inregulating flowering in Arabidopsis”。本文针对赤霉素在模式植物拟南芥开
花调控中的作用机理,总结了该领域最新的研究进展,特别讨论了赤霉素途径通过DELLA 蛋白或者反馈调节赤霉素体内合成和代谢,与其它主要开花遗传途径和植物激素互作,从而影响开花时间的多种分子机制。
    在被子植物发育过程中,为确保花期出现在合适季节以提高繁殖成功率,开花时间受到各种外源环境因素和内源生长发育信号的协同调控。近年来, 对双子叶模式植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 的开花调控研究取得了显著进展,已探明 6 条主要遗传通路参与其开花调控,分别是光周期通路、温度通路、春化通路、自主通路、赤霉素通路和年龄通路。
    赤霉素作为重要植物激素之一,其在拟南芥开花时间调控中的功能主要通过调节赤霉素信号途径的抑制因子 DELLA 蛋白的含量来实现。当赤霉素浓度提高后,DELLA 蛋白通过泛素化途径被降解,受 DELLA 抑制或促进的相关基因表达发生变化,表现出赤霉素信号响应。在叶片和茎尖分生组织中,DELLA 蛋白分别与不同转录调控因子发生直接蛋白互作,通过三种不同的互作模式,即抑制转录激活因子、促进转录抑制因子以及与转录因子相互竞争,来调控不同的下游开花基因,如 FT、FLC, SOC1 以及 LFY。
    除赤霉素之外,其它植物激素在拟南芥开花调控中也起到一定的作用。生长素和油菜素内酯与赤霉素协同促进植物开花,这一协同作用主要通过这几种激素信号途径中的关键转录调控因子(例如 IAAs, BZR1 和 DELLAs)的互作而实现。
    另一方面,茉莉酸,乙烯,细胞分裂素以及脱落酸,也通过其信号途径中的关键
转录调控因子与赤霉素通路发生多层次交叉的相互作用,从而实现和赤霉素拮抗调节开花时间的动态平衡。此外,赤霉素体内合成和代谢以及 DELLA 蛋白的表达也表现出植物组织和发育时期的特异性,这些因素通过与其它开花调控遗传通和植物激素的互作,进一步确保赤霉素通路快速应对环境和内源因素变化从而精确调控开花时间。
    本文所讨论的内容,对植物开花机理以及赤霉素信号传递的基础科研工作具有参考价值,对利用植物激素提高农作物产量及缩短栽培周期的实践应用,具有一定的借鉴意义。俞皓团队的鲍晟杰博士为论文的第一作者,俞皓教授和申莉莎研究员为共同通讯作者。该项目得到新加坡国立科研基金会,新加坡国立大学以及淡马锡生命科学研究院的支持。
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