植物響應(yīng)季節(jié)變化的開(kāi)花時(shí)間是通過(guò)植物對(duì)日照長(zhǎng)度變化(光周期)的感知來(lái)完成的。在擬南芥中,長(zhǎng)日照條件誘導(dǎo)開(kāi)花啟動(dòng)因子Flowering Locus T(FT)的表達(dá)來(lái)加速植物開(kāi)花。光周期條件對(duì)FT的激活主要依賴于轉(zhuǎn)錄因子CONSTANS(CO)的活性,對(duì)CO的轉(zhuǎn)錄水平、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性以及生物鐘的調(diào)控是植物能夠響應(yīng)光周期并誘導(dǎo)植物成花的關(guān)鍵機(jī)制。ABI5結(jié)合蛋白2(ABI5-BINDING PROTEIN 2, AFP2)通過(guò)促進(jìn)擬南芥種子萌發(fā)過(guò)程中ABI5的降解負(fù)調(diào)控脫落酸(ABA)信號(hào)。然而,AFP2在調(diào)節(jié)植物開(kāi)花時(shí)間中的作用仍不清楚。
近日,中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所種質(zhì)資源庫(kù)植物基因組演化與基因功能發(fā)掘團(tuán)隊(duì)楊永平研究員團(tuán)隊(duì)與上海大學(xué)胡向陽(yáng)教授的團(tuán)隊(duì)合作研究發(fā)現(xiàn),在長(zhǎng)日照條件下過(guò)表達(dá)AFP2的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株的開(kāi)花時(shí)間顯著延遲,同時(shí)伴隨著CO表達(dá)水平降低。相反,afp2缺失突變體開(kāi)花提前,且CO表達(dá)量升高。以上結(jié)果表明,AFP2通過(guò)調(diào)控CO以負(fù)調(diào)控光周期依賴的開(kāi)花時(shí)間。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn), AFP2蛋白的C末端能夠與CO存在相互作用,而其N末端的EAR基序與轉(zhuǎn)錄輔阻遏物TOPLESS相關(guān)蛋白2(TPR2)存在相互作用。因此,AFP2蛋白同時(shí)連接CO和TPR2進(jìn)而形成CO-AFP2-TPR2復(fù)合物。生化和遺傳分析顯示AFP2具有在夜間達(dá)到峰值的晝夜表達(dá)節(jié)律,并且AFP2在夜間介導(dǎo)CO降解。AFP2通過(guò)與TPR2的相互作用以募集組蛋白去乙酰化酶(HDAC)至FT基因啟動(dòng)子上來(lái)降低FT染色質(zhì)組蛋白的乙?;竭M(jìn)而抑制夜間FT的轉(zhuǎn)錄。本研究結(jié)果揭示了CO-AFP2-TPR2復(fù)合物通過(guò)調(diào)控CO蛋白的穩(wěn)定性以及FT染色質(zhì)的組蛋白去乙?;絹?lái)調(diào)節(jié)植物響應(yīng)光周期開(kāi)花的分子機(jī)制。
研究成果“ABI5-BINDING PROTEIN 2 Coordinates CONSTANS to Delay Flowering by Recruiting the Transcriptional Corepressor TPR2”為題在線發(fā)表于Plant Physiology上。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所博士研究生常貫曉為該論文第一作者,楊永平研究員和胡向陽(yáng)教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。
AFP2通過(guò)協(xié)調(diào)CO的活性和穩(wěn)定性來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)花時(shí)間的分子機(jī)制模式圖