中国科学技术大学丁勇团队发现春化过程平衡植物开花时间与旱胁迫

“东风随春归，发我枝上花”。冬季长时间低温处理即春化，加速冬性植物在第二年春天开花。在春化调控开花的途径中， FLOWERING LOCUS C (FLC) 是一个决定性基因，FLC编码一个MADS-box转录因子，通过抑制下游基因表达抑制开花，而这种抑制作用随着春化时间延长被逐渐解除[1,2]。冬性拟南芥存在有功能的FRIGIDA(FRI)，促进的FLC表达，而春化过程则解除FRI对FLC的转录促进[3,4]。冬季降雪之前，植物面临着持续的低温和缺水的土壤环境，而来春则气温升高伴随着降雪融化后水份充分的土壤[5]。然而，冬季植物如何平衡干旱胁迫和开花时间来维持自身的繁衍，知之甚少。

近日，中国科学技术大学生命科学学院丁勇课题组在Plant Physiology上在线发表了题为“Vernalization attenuates dehydration tolerance in winter-annual Arabidopsis”的研究论文，揭示了 FRIGIDA 通过FLC-OST1 模块使冬性拟南芥适应从冬季到春季的环境变化。

研究人员发现FRIGIDA背景的冬性拟南芥表现出高耐旱性，气孔开度小，对外源脱落酸高度敏感，而春化过程降低了冬性拟南芥的干旱耐受性。随着FRIGIDA植物长时间暴露低温，FLC转录水平和干旱耐受性逐渐降低。FLC的缺失导致拟南芥叶片失水速率变快，以及土壤干旱后存活率降低。FLC直接结合ABA信号通路下游关键基因OPEN STOMATA1 (OST1) 的启动子并激活OST1转录。FLC 的缺失会降低OST1转录水平减弱，FLC与OST1同时缺失后拟南芥叶片失水速率与ost1相近，表明FLC和OST1作用于相同的干旱应答通路，且OST1 作用于 FLC 的下游。该研究为 FLC整合开花通路与干旱胁迫通路提供了新见解。

中国科学技术大学丁勇教授为本文通讯作者，博士生陈兰和博士生胡鹏程为该论文共同第一作者，参与这项工作的还有，博士生张飞和路倩倩以及副研究员苏艳华。项目得到国家基金委和中科院战略先导B资助。

参考文献：[1] Michaels SD, Amasino RM (1999) FLOWERING LOCUS C encodes a novel MADS domain protein that acts as a repressor of flowering. The Plant Cell 11: 949-956.[2] Coustham V, et al (2012). Quantitative modulation of polycomb silencing underlies natural variation in vernalization. Science 337: 584–587.[3] Li, Z., Jiang, D., & He, Y (2018). FRIGIDA establishes a local chromosomal environment for FLOWERING LOCUS C mRNA production. Nature plants 4: 836–846.[4] Johanson U, et al (2000) Molecular analysis of FRIGIDA, a major determinant of natural variation in Arabidopsis flowering time. Science 290: 344-347[5] Takahashi F, et al (2020) Drought stress responses and resistance in plants: From cellular responses to long-distance intercellular communication. Frontiers in Plant Science 11: 1407

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac264

转自： 植物生理PlantPhysiol

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