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2022年3月2日,北京大学现代农业研究院何跃辉研究员团队在The Plant Cell 杂志发表了题为 Embryonic reactivation of FLOWERING LOCUS C by ABSCISIC ACID-INSENSITIVE 3 establishes the vernalization requirement in each Arabidopsis generation 的研究论文,文章研究揭示了在亲本经历春化后,开花抑制因子FLC 被重新激活的分子机制。
许多生长在温带气候(temperate climate)中的越冬植物通常会通过春化在冬季长时间暴露于寒冷环境中,从而获得开花的能力。在拟南芥中,长时间暴露于寒冷环境中会诱导开花抑制因子FLC (FLOWERING LOCUS C) 的沉默,而且这是通过Polycomb 蛋白抑制染色质修饰所实现的。这在恢复温暖后会维持抑制状态,使植物开花,但在种子发育过程中会被重置。
本文研究表明,胚胎FLC 再激活发生在两个阶段:在胚胎发生过程中重置冷诱导的FLC沉默以及在胚胎成熟过程中FLC 的激活。研究发现B3 转录因子 ABSCISIC ACID-INSENSITIVE 3 (ABI3) 介导胚胎发生过程中的FLC重置和胚胎成熟过程中FLC表达的进一步激活。ABI3 与FLC 处的顺式作用冷记忆元件 (Cold Memory Element, CME) 结合,并招募具有活性染色质修饰剂的支架蛋白,以在胚胎发生晚期将FLC染色质重置为活跃状态。此外,为了响应胚胎成熟过程中 ABA 的积累,ABI3 与 bZIP 转录因子 ABI5 一起与 ABA 响应的顺式元件结合,以进一步激活FLC 表达到高水平。
亲代春化后胚胎成熟过程中胚胎FLC 重置和激活示意图
综上,本研究揭示了亲本春化后胚胎FLC重新激活的分子通路,这确保了每一代在开花前都必须经历冬季寒冷环境。
文章链接:https://doi.org/10.1093/plcell/koac077
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