发布时间:2016-03-25 16:01 原文链接: 中国农科院水稻研究刊登国际主流期刊

  水稻是一种兼性短日植物(SDP),开花时间的调控途径在拟南芥和水稻中是保守的,但是可在功能上进行修饰。Hd1是拟南芥CONSTANS (CO)的一个同源基因,是在长日照条件下抑制开花的一个关键调节因子,但是可在短日照条件下,通过影响成花素基因Hd3a的表达,促进开花。另一个关键的调节因子Ehd1是一个进化上独特的基因,在拟南芥中没有同源基因,短日照和长日照条件下,可促进水稻成花素基因Hd3a和RFT1,是一个开花激活因子。延伸阅读:华中农大连发两项水稻重要成果;中国科学家2篇Nature Genetics文章发布水稻研究重大成果。

  近期,国际主流遗传学期刊《PLOS Genetics》在线发表了中国农科院生物技术研究所的一项研究成果,在这项研究中,研究人员在水稻中分离和鉴定了开花调节因子HDR1。这些结果指出,转录调节因子Hd1,可依赖于光日照长度,控制水稻的开花时间。中国农科院生物技术研究所的路铁刚、谷晓峰两位研究员,是本文共同通讯作者。延伸阅读:中国农业科学院著名水稻专家Nature子刊发表新成果。

  植物能够在适当的季节繁殖,这种能力使得它们能够适应日照长度和温度的环境变化,并需要对环境和内源信号进行精确的监测。这些外部和内部信号,是由一个复杂的调控网络组成的。这一网络可让植物在不同的季节里,生长在不同的维度和高度。这一复杂网络的基础是,依赖于光周期控制开花过程。

  通过光周期途径调节植物开花时间的分子机制,已经在长日照植物拟南芥和短日照植物水稻中进行了广泛的研究。在拟南芥中,GIGANTEA (GI)-CONSTANS (CO)-FLOWERING LOCUS T (FT)转录调控途径已经进行了表征。GI将来自光感受器和生物钟的信号进行整合,并作为一个转录调节因子,激活CO,这反过来又促进FT表达。FT的作用是成花素,并与SUPPRESSOR OF OVER-EXPRESSION OF CONSTANT 1 (SOC1)协调,促进开花。

  在这项研究中,研究人员在水稻中分离和鉴定了开花调节因子HDR1。hdr1突变体在北京稻田的自然长日照条件、以及在温室的长日照条件(而不是短日照)下,表现出早期开花的表型,从而表明HDR1可能通过光周期依赖性途径,功能性地调节开花时间。HDR1编码一个核蛋白,该蛋白在叶片和花器官中最为活跃,并表现出一种典型的昼夜表达模式。

  研究人员认为,HDR1是一种新的开花抑制因子,可上调Hd1,下调Ehd1,从而导致长日照条件下Hd3a和RFT1的下调。研究人员进一步确定了一个HDR1相互作用激酶——OsK4,在长日照条件下水稻开花的另一个抑制因子。OsK4的作用跟HDR1相同,在长日照条件下通过上调Hd1和下调Ehd1,抑制开花。这些结果指出,转录调节因子Hd1,可依赖于光日照长度,控制水稻的开花时间。