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景艳军揭示染色质重塑因子PKL在光周期介导开花中的重要作用
    

营养生长向生殖生长的发育转变是开花植物生命周期中的关键阶段,这一发育转变在遗传上受到多个途径的控制,从而将内源发育信号和外源环境信号整合起来。许多植物,尤其是生长在高纬地区的植物,能精确监测诸如日照长度这样的季节信号,调控光周期开花过程。日照长度作为信号由叶片感知后诱导FT在维管束的表达,FT编码的成花素由叶片转移至茎顶端分生组织。长日照下,FT被光周期输出因子CO在韧皮部于黄昏时(dusk)特异激活。可见,在FT特异的时空表达调控中,转录因子起着重要作用。最近的研究发现表观遗传因子通过改变FT位点组蛋白修饰水平,在CO激活FT的表达中发挥重要作用。然而,光周期变化是否造成FT染色质状态的转换,从而塑造FT的表达?如果是这样,这一状态转换过中发挥重要作用的染色质调控因子是什么?

pkl突变体鉴定之初,人们就发现PKL功能缺失导致开花延迟,PKL激活LFY以及GA响应基因从而促进开花。中国科学院植物研究所林荣呈研究组通过分析多个开花基因在pkl突变体中的表达后发现,PKL能够正调控包括FT在内的多个基因的表达。组织特异性分析表明PKL在子叶和真叶中的叶脉中都有表达,暗示叶脉中表达的PKL可能特异在长日照结束时激活FTPKL促进了COFT位点的结合作用,PKLFT染色质的结合则依赖于光周期途径。进一步发现COPKL间存在遗传和蛋白水平的互作,PKL突变衰减了COFT的激活作用。分析转录因子结合FT的调控区域后发现,黄昏时,CO结合FT位点的两个区域形成两个染色质“开放”区域,而在晚上(ZT24)该区域相对“关闭”。PKL突变导致该区域在黄昏和晚上都处于相对“关闭”状态。因此,PKL对于光周期调控FT染色质激活和抑制状态的转变是必需的。

该研究发现FT的染色质响应光周期,黄昏时“开放”,表达激活;傍晚时“关闭”,表达抑制。染色质重塑因子PKL通过改变FT染色质状态,有利于转录调控因子CO接近FT位点,调控其转录。

该成果于201949日在线发表于国际学术期刊Plant, Cell & Environment。林荣呈研究组副研究员景艳军为论文第一作者,林荣呈研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中科院青促会专项的资助。

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