植物響應季節變化的開花時間是通過植物對日照長度變化(光周期)的感知來完成的。在擬南芥中,長日照條件誘導開花啟動因子Flowering Locus T(FT)的表達來加速植物開花。光周期條件對FT的激活主要依賴于轉錄因子CONSTANS(CO)的活性,對CO的轉錄水平、蛋白質穩定性以及生物鐘的調控是植物能夠響應光周期并誘導植物成花的關鍵機制。ABI5結合蛋白2(ABI5-BINDING PROTEIN 2, AFP2)通過促進擬南芥種子萌發過程中ABI5的降解負調控脫落酸(ABA)信號。然而,AFP2在調節植物開花時間中的作用仍不清楚。

近日,中國科學院昆明植物研究所植物基因組演化與基因功能發掘團隊研究員楊永平與上海大學教授胡向陽團隊合作研究發現,在長日照條件下過表達AFP2的轉基因擬南芥植株的開花時間顯著延遲,同時伴隨著CO表達水平降低。相反,AFP2缺失突變體開花提前,且CO表達量升高。以上結果表明,AFP2通過調控CO以負調控光周期依賴的開花時間。進一步發現,AFP2蛋白的C末端能夠與CO存在相互作用,而其N末端的EAR基序與轉錄輔阻遏物TOPLESS相關蛋白2(TPR2)存在相互作用。因此,AFP2蛋白同時連接CO和TPR2進而形成CO-AFP2-TPR2復合物。生化和遺傳分析顯示AFP2具有在夜間達到峰值的晝夜表達節律,并且AFP2在夜間介導CO降解。AFP2通過與TPR2的相互作用以募集組蛋白去乙酰化酶(HDAC)至FT基因啟動子上來降低FT染色質組蛋白的乙酰化水平進而抑制夜間FT的轉錄。該研究結果揭示了CO-AFP2-TPR2復合物通過調控CO蛋白的穩定性以及FT染色質的組蛋白去乙酰化水平來調節植物響應光周期開花的分子機制。

研究成果以ABI5-BINDING PROTEIN 2 Coordinates CONSTANS to Delay Flowering by Recruiting the Tranional Corepressor TPR2 為題在線發表于Plant Physiology上。昆明植物所博士研究生常貫曉為該論文第一作者,楊永平和胡向陽為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目、云南省應用基礎研究計劃項目等的支持。


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