遗传与发育协同创新中心发现防止植物过早开花的分子新机制

近日，国际一流生命科学期刊《Genes & Development》刊登我校遗传与发育协同创新中心、遗传工程国家重点实验室马红教授研究团队关于植物控制开花调控机制最新研究成果（文章标题：Arabidopsis TOE proteins convey a photoperiodic signal to antagonize CONSTANS and regulate flowering time）。该研究发现了防止植物过早开花（premature flowering）的一种新的分子机制，揭示了植物为了最大程度地繁衍后代，会感受其所处的环境条件，怎样选择一个最佳时机开花。

植物必须适应一年四季的温度和日照长度变化。日照长度对很多植物开花时间（Flowering time）有明显影响，例如有些植物春季开花，有些植物则秋季开花。模式植物拟南芥只有在长日照条件下正常开花，所以被称为长日照植物。前人的研究表明，拟南芥感受日照长度的因子主要有调控其他基因转录（表达）的CO蛋白和帮助CO的蓝光受体FKF1。CO在长日照的下午和傍晚可以促进FT基因的表达，进而导致开花。令人不解的是，在长日照的早晨，CO也有高水平表达，但FT却不表达。因此，推测有一类蛋白在早晨抑制着CO的活性，使其不能激活FT的表达，这种现象被称为“晨曦关卡”（Morning Gate）。

遗传与发育协创中心的该研究工作发现了TOE类蛋白为行使“晨曦关卡”功能的分子，可以与CO蛋白结合并抑制CO促进FT表达的功能。当TOE基因突变导致“晨曦关卡”失灵时，FT就不正常地在早晨高度表达，进而使植物过早地开花。这种过早的开花造成植物没有长出足够的叶子就开花了，以至于没有充分的养分来有效支持后面的种子发育。上述结果和文章介绍的其他结果表明TOE类蛋白具有防止植物过早开花的重要功能，对于植物最佳地相应环境条件变化并最大限度地完成生殖发育有重要作用。研究结果具有用于农作物育种和了解自然环境中植物性能的潜力。

复旦大学博士研究生张佰隆为第一作者，复旦大学遗传工程国家重点实验室、遗传与发育协同创新中心马红教授为文章的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和科技部项目的资助。