中国农科院Plant cell解析植物开花调控机理

中国教育装备采购网2013-12-20 13:01围观118次我要分享

  来自中国农业科学院作物科学研究所的研究人员,在新型禾本科模式植物:二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中证实植物开花基因FLOWERING LOCUS T(FT)受到一种叫做miR2032的早熟禾亚科(Pooideae)特异性microRNA的调控。这一研究发现发表在12月的植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。

  领导这一研究的是中国农业科学院作物科学研究所的毛龙(Long Mao)研究员。其实验室主要研究方向为小麦抗病性状功能基因组研究、控制番茄果实离区发育转录因子工作模式的研究、短柄草MADS-box基因研究和相关生物信息学基因组分析方面。

  高等植物生活周期需要经过种子萌发、营养生长、开花、受精、胚胎发育、种子形成等一系列的发育阶段。其中开花过程是植物生殖发育、繁衍后代继续生命的一个重要阶段。这一过程涉及不同发育方式的转换,各种不同花器官的发生和发育,以及在外界环境条件的作用下,内部信号的产生、传递和相互作用。目前已知,植物的开花时间受到4条信号传导途径的调控,包括光周期信号通路、自发性及春化作用、碳水化合物信号通路和激素信号通路。

  近年来随着分子生物学的快速发展,大量与光周期信号通路相关的基因已被发现和克隆,FT是光周期途径植物开花时间决定关键基因,人们认为FT基因表达产物可能就是长期寻求的开花刺激物质,这种开花刺激物质通过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端开花起始。然而到目前为止,大量的研究都集中于探讨FT的转录调控,对于其他层面的调控机制仍不是很清楚。

  miRNAs是真核生物基因表达的一类负调控因子,其广泛分布于植物基因组中,主要在转录水平上介导基因的甲基化,或者在转录后水平上通过介导靶mRNA的切割或降低靶分子的翻译来调节植物基因的表达。近年来的研究表明,miRNAs广泛参与调控了植物器官的形态建成、生长发育、激素感知应答与信号转导以及植物对外界非生物或者生物胁迫因素的应答。

  在这篇文章中,研究人员确定了一种在叶子中表达的早熟禾亚科特异性microRNA:miR2032靶向了短柄草FT同源物介导mRNA切割。miR2032在短日照(SD)条件下培育的植物中大量表达,而在转为长日照(LD)条件下培育的植物中受到显著抑制。研究人员还发现,miR2032前体基因座表观遗传染色质状态,尤其是组蛋白甲基化标记的水平响应日照而发生变化。此外,研究人员发现在短柄草中通过靶标模拟(target mimicry)方法人为破坏miR2032,可在短日照而非长日照条件下改变开花时间,表明miR2032是在光周期介导的开花时间调控中发挥功能。

  这些研究结果揭示了FT基因的一个新型转录后调控机制,为阐明植物开花时间控制多种协调信号通路提供了一些新认识。

 

来源:上海锐谷生物科技有限公司作者:上海锐谷生物科技有限公司

相关阅读