拟南芥开花诱导途径分子机制研究进展

拟南芥是分子和遗传学研究的模式植物,对植物花发育及控制花形态建成的分子遗传机制的研究进展主要是建立在对拟南芥研究的基础之上,拟南芥开花主要受到4个途径(自主途径、赤霉素途径、春化作用和光周期途径)的内源和外界信号的同时诱导.该文对近年来国内外有关拟南芥开花诱导的4个途径的分子机制研究进展进行综述,并初步绘制出各开花诱导途径基因间的调控网络图,以进一步明确基因间的相互作用模式及其在整个开花过程中的作用地位.     

小黑杨FLC基因的克隆及功能解析

MADS-box家族蛋白是一类重要的调控开花的转录因子,FLC是其家族成员的编码基因之一。FLC在调节开花过程,其功能的发挥受多个途径的调控。本研究利用RT-PCR方法在小黑杨雄花芽中克隆出FLC基因的全长c DNA序列Pn FLC。该基因的开放读码框为726 bp,编码241个氨基酸残基组成的分子量为27.559 k D的蛋白质,蛋白质的等电点为9.37。实时定量荧光PCR结果显示,春化能够使Pn FLC在小黑杨根、茎、叶各组织中表达量下调57.9%~84%;启动子GUS染色结果表明,Pn FLC启动子在分裂活跃的组织中活性较高。拟南芥的遗传转化结果显示,Pn FLC可以调控At AP1、At SOC1和At FT基因的表达,同时延迟拟南芥的开花时间。     

FLC基因表达在植物春化过程中的作用

在对以往有关不同开花途径研究简要总结的基础上综述了FLC基因在春化过程中的作用。近期以拟南芥不同生态型和突变体为模式的研究结果表明基因FLC可能是春化反应的关键基因。研究发现 ,FLC的表达水平与植株低温处理的时间呈数量关系 ,低温处理时间越长 ,FLC的表达越弱 ,去甲基化也可能对FLC起负调控的作用。同时FLC也存在于自主开花途径中 ,与其他基因共同作用以调节植株开花时间。而FLC的表达对开花起抑制作用。一系列研究表明 ,春化的低温作用可能在于相关基因的去甲基化 ,消除了FLC对开花的抑制作用 ,从而解除赤霉素合成途径的封锁最终导致植株在一定时期开花。     

FLC基因表达在植物春化过程中的作用

在对以往有关不同开花途径研究简要总结的基础上综述了FLC基因在春化过程中 的作用。近期以拟南芥不同生态型和突变体为模式的研究结果表明基因FLC可能是春化反应的关键基因。研究发现,FLC的表达水平与植株低温处理的时间呈数量关系,低温处理时间越长,FLC的表达越弱,去甲基化也可能对FLC起负调控的作用。同时FLC也存在于自主开花途径中,与其他基因共同作用以调节植株开花时间。而FLC的表达对开花起抑制作用。一系列研究表明,春化的低温作用可能在于相关基因的去甲基化,消除了FLC对开花的抑制作用,从而解除赤霉素合成途径的封锁最终导致植株在一定时期开花。     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程, 长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中, 阻抑型转录因子FLC是重要的关节点, 春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件, 协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达, 并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束, 使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能, 使FLC重新被激活, 以防止植物在过冬前或过冬时开花, 相关机制目前并不清楚。近期, 该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的“先驱”转录因子参与擦除春化记忆, 重新激活FLC基因的分子机制, 并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破, 为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

春化作用相关基因FLC的研究进展

拟南芥春化作用相关基因FLOWERING LOCUS C（FLC）属于MADS盒基因,它编码的蛋白转录因子对开花具抑制作用。春化作用通过负调控FLC的转录及蛋白表达水平,促进拟南芥的某些晚花生态型和晚花突变体开花。主要介绍了FLC基因在春化途径中的关键作用,及其春化作用通过FLC基因与其它开花途径相联系等内容。     

Polycomb Group蛋白复合体与植物春化作用

Polycomb Group(PcG)蛋白能形成Polycomb Repressive Complex 1(PRC1)和PRC2等复合体,通过一个保守且表观遗传的机制调节基因表达并控制动植物的发育。拟南芥中由VERNALIZATION2参与形成的PRC2复合体(VRN2-PRC2)在春化过程中能对主要开花抑制基因FLOWER LOCUS C(FLC)的染色质进行组蛋白甲基化修饰,形成H3K27me3(组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化)等转录抑制标记,从而抑制FLC转录,促进开花。虽然麦类作物的春化机理与拟南芥有较大差异,但最近的研究表明麦类作物春化过程也受PcG蛋白调控。文章对拟南芥PcG蛋白介导的春化调节机制进行综述,期望能对植物尤其是麦类作物的春化机理研究提供资料。     

植物春化用的分子机理

春化作用在控制高等植物开花中起着重要的作用。本文综述了近年来以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和冬小麦(Triticum aestivum)为主要研究对象进行的有关春化作用分子机制的研究; 概括和分析了已经分离得到的与春化有关的基因的功能及其调控方式以及各基因间的相互作用。     

拟南芥成花关键基因调控网络研究进展

开花是植物从营养生长转变为生殖生长的重要时期,而开花调控成为近年来植物分子生物学研究的热点。在目前已有的研究中,调控拟南芥开花的基因网络已经发展成一个包含串扰(Crosstalk)、反馈(Feedback)和冗余(Redundancy)的复杂网络,这个网络通过开花整合子来与其他发育过程紧密结合。以调节开花的遗传途径作为基础,重点讨论了顶端分生组织中的信号积累、花发育的时空调节、开花相关基因在拟南芥开花时间或花发育过程以外的其他过程中的功能,并对开花调控网络的深入研究进行了展望。     

植物如何消除春化的记忆——ELF6阻止春化状态遗传给下一代

<正>植物能够感知周围环境,控制和协调自身的发育,使其在合适的时间开花结果。春化过程就是一个很好的例子,植物通过感受冬天连续的低温环境,逐渐抑制开花抑制因子的表达,并且能够在冬季之后保持该基因的抑制状态,即植物通过表观修饰可以在随后的发育过程中记住基因的表达状态,从而促进开花。春化对于许多冬性作物(如小麦、大麦)的高产、稳产也具有重要作用。模式植物拟南芥和作物通过不同的开花抑制因子(例如:拟南芥中FLC和小麦及大麦中VRN2)响应春化过程,但研究认为它们具有类似的调节机制。认识拟南芥中FLC的调节对