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我科學家揭示植物在避蔭反應中為何提前開花

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  2月26日,中國農業科學院生物技術研究所與華南農業大學合作,揭示了植物通過耦合光敏色素信號途徑與miR156-SPL分子模塊控制的年齡途徑協同調控植物開花的分子機制。該研究首次從蛋白互作層面闡明了FHY3和FAR1通過整合植物外部光信號途徑和植物自身年齡信號途徑協同調控植株響應環境變化的分子機制,完善了植物避蔭反應的調控機理,進一步為耐蔭、耐密植作物新品種的培育提供了理論指導。該研究成果在線發表在《分子植物(Molecular Plant) 》上。

  據謝鈺容副研究員介紹,提高種植密度是提高農作物單產的一項關鍵技術措施。但在密植栽培條件下,植物間的相互遮蔭會誘發植物產生避蔭反應綜合癥,包括植株高度增加以避免冠層遮蓋、開花提前以盡快完成生殖繁衍等。然而植物的這些適應性變化對于作物的產量卻產生負面影響。目前植株如何響應密植促進開花的分子機制尚不清楚。前期研究發現植物可通過光敏色素信號途徑調控miR156-SPL分子模塊,進而控制植物的避蔭反應 。該研究中,研究人員發現作為光敏色素A (phyA) 信號通路中的2個重要信號傳導因子FHY3和FAR1能與miR156-SPL分子模塊控制的年齡開花調控途徑中的3個重要成員SPL3/4/5蛋白直接互作,并抑制了SPL3/4/5對下游開花關鍵正調控因子FULLFYAP1MIR172C的轉錄,從而抑制開花;而遮蔭和密植栽培條件則引起FHY3和FAR1蛋白水平下降,使SPL3/4/5蛋白被釋放出來,導致其下游基因的轉錄水平升高,從而促使植株開花提前。

  該研究得到國家自然科學基金、國家重大研發計劃項目和中國農科院科技創新工程資助。(通訊員 崔艷)

  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.01.013

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