文献速递
近日,
Plant Physiology 杂志在线发表了由
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汤继华/付志远团队撰写的题为
“INDETERMINATE1 coordinates with MYB31 and TCP to drive floral transition in the autonomous pathway of temperate maize”的研究论文。该研究通过对开花转变缺陷突变体(ftd1)的精细定位与功能研究,首次揭示ID1通过双路径模块调控玉米开花时间的分子机制。
研究背景
开花是植物从营养生长转向生殖生长的关键转折点,对作物产量至关重要。玉米作为重要的粮食作物,其开花时间受到光周期和自主途径(与内部发育信号相关)的双重调控。在光周期不敏感的温带玉米中,INDETERMINATE1 (ID1)是自主开花途径的核心调控因子,但其表达局限于幼嫩叶片的基部,关于其如何调控SAM中花器官基因的表达进而影响生殖转换和开花时间的具体作用机制长期未明。
研究内容
1、生殖转换突变体的鉴定与基因克隆:对田间发现的一个无生殖生长的自然突变体
ftd1进行通过图位克隆和互补验证,证实
ID1基因功能丧失是导致
ftd1无法完成生殖转化的关键原因(图1)。
图1 ftd1的表型特征与图位克隆
2、ID1下游靶基因的筛选鉴定:亚细胞定位发现ID1定位于细胞核,转录激活实验表明ID1具有转录激活性,能够特异结合GTC核心基序,并直接激活MADS67等关键开花基因的表达。为了系统解析ID1的调控网络,研究团队结合RNA-seq和DAP-seq联合分析,发现ID1在未成熟叶片中调控大量与器官发育和信号转导相关的基因,如
MADS67、
SBP20(SPL家族转录因子)等(图2)。
图2 ID1是转录激活因子
3、ID1协同因子的鉴定与验证:鉴于ID1的表达局限于幼嫩的叶片基部且无明确的可移动能力,筛选了ID1的潜在辅助因子。酵母双杂交、BiFC和Pull-down实验验证MYB31和TCP14/16/20是ID1的互作蛋白。双荧光素酶实验显示,ID1与MYB31或TCP20共表达时,对
MADS67的激活效果显著增强,揭示ID1互作蛋白与ID1能协同激活下游靶基因(图3)。
图3 ID1互作蛋白的验证及其对下游成花基因的转录激活作用
4、互作因子与下游靶基因的遗传分析:为验证ID1靶基因与
ID1的遗传关系,对靶基因
MADS67进行了表型和遗传分析,结果表明
MADS67位于
ID1下游同一通路,但其过表达在
id1背景下仅部分恢复开花表型,提示存在其它ID1依赖的平行通路(图4)。