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大城名园万物和谐｜“精准开花”指日可待？促进植物成花转换研究有新进展

花匠小妙招
2025-01-04 06:53

记者近日获悉，中国科学院华南植物园揭示转录因子相分离精确调控植物开花的分子机制，相关研究成果已近期发表在国际学术期刊The EMBO Journal上。

相分离作为生物大分子在细胞内形成无膜结构，在生物体的发育和信号转导过程中发挥着重要功能。植物光周期调控因子CONSTANS（CO）蛋白能够与核转录因子NF-YB2和NF-YC9互作，共同激活开花关键基因FLOWERING LOCUS T（FT）的表达，进而促进植物成花转换。而相分离在这个过程中是否发挥作用以及具体的分子机制仍不清楚。

近日，中国科学院华南植物园农生中心侯兴亮研究员和新加坡南洋理工大学缪岩松副教授通过合作研究揭示了相分离在植物开花过程中的具体调控机制。研究发现CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分离，为深入解析其具体的形成机制和调控功能，研究人员分别利用原生质体、体外实验体系以及转基因植株检测这些转录因子对FT基因表达的调控。结果发现，CO蛋白在光信号响应下逐渐积累，并从扩散状态形成聚集的渗透簇，这一过程依赖于B-box基序；而NF-YB2和NF-YC9与CO通过多价共组装，维持CO液相凝聚体组装状态和转录活性，阻止CO抑制性慢扩散凝聚体的形成，后者会阻碍FT表达的激活。

为了探明NF-Y因子如何维持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体具有流动性，从而开花基因的转录激活。研究人员发现NF-YC9的内在无序区域（IDR）包含一个多谷氨酰胺（polyQ）基序，通过优化谷氨酰胺残基重复次数能够调节CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体的功能物质属性，并影响CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9识别特定的FT启动子，形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚体具有液相流体性，从而允许FT的转录激活。

该研究揭示了相分离在植物成花转换过程中的关键作用，阐明植物如何通过调控转录因子凝聚体状态这一微妙的策略精确控制开花进程，为植物光周期成花途径机制的认识提供了新的见解。