中国农大等《Plant Cell》发表植物生理学新成果

近日，知名期刊《Plant Cell》刊登了中国农业大学、美国康奈尔大学和美国Robert W. Holley农业和健康中心关于菊花开花时间和非生物胁迫耐受性研究的最新进展，文章以系统翔实的数据表明，一个锌指蛋白在调控花期和非生物胁迫耐受性中，起着双重的作用，通过调节赤霉素的生物合成，调控菊花的开花时间和非生物胁迫耐受性。

　　

生物通报道：近日，知名期刊《Plant Cell》刊登了中国农业大学、美国康奈尔大学和美国Robert W. Holley农业和健康中心关于菊花开花时间和非生物胁迫耐受性研究的最新进展，文章题为“A Zinc Finger Protein Regulates Flowering Time and Abiotic Stress Tolerance in Chrysanthemum by Modulating Gibberellin Biosynthesis”， 以系统翔实的数据表明，一个锌指蛋白在调控花期和非生物胁迫耐受性中，起着双重的作用，通过调节赤霉素的生物合成，调控菊花的开花时间和非生物胁迫耐受性。

该论文通讯作者为中国农业大学农学与生物技术学院高俊平教授，其早年毕业于山西农业大学园艺系，1991年在日本冈山大学获博士学位。1997年至今为中国农业大学观赏园艺与园林系教授。担任过中国园艺学会副理事长、农业部花卉管理办公室专家组组长、中国花卉协会理事等职务。先后主持过国家自然科学基金重点项目、农业部948重点滚动课题、科技部转基因生物新品种培育重大专项和国家自然科学基金。在Plant Physiology、Plant Biotechnology Journal、Plant Molecular Biology、PLoS ONE等国际期刊发表论文多篇。

植物在每年适当的时间开花，对于其成功繁殖至关重要，对作物和观赏植物来说，也具有重要的商业意义。开花时间是由外部环境线索和内源发育信号所决定的。植物能够利用各种各样、经常是相互连接的开花机制，包括光照、赤霉素（GA）生物合成、春化作用和衰老途径。

除了开花时间之外，限制植物生长和生产力的另一个关键因素是环境压力，例如由低温、干旱和盐度诱导的环境压力。这些非生物胁迫可以诱导植物发生生理和生化变化，这些变化明显是范围广泛的适应性反应。这些反应许多与转录调控有关，似乎各种各样的转录因子在植物对非生物胁迫的耐受过程中，发挥一个因果作用。较好描述的例子包括DREB蛋白和锌指蛋白转录因子家族等等。这些转录因子可以多方面地起到转录激活因子或抑制因子的作用，并在压力信号传导中，合作或独立地调控下游基因的表达。

菊花（Chrysanthemum morifolium）——一种全球重要的观赏植物，是短日照促使开花的植物。每年的菊花商业化生产，主要依靠人工调节日照长度。非生物胁迫，例如低温和干旱是菊花生长、发育和观赏性状的一个主要障碍，因此限制了其生产力。因此，鉴定菊花开花时间和非生物胁迫耐受性的分子机制，具有相当大的重要性。

在这项研究中，研究人员报道称，Cm-BBX24——来自菊花的一个锌指转录因子基因，在调控花期和非生物胁迫耐受性中，起着双重的作用：通过影响光周期途径和内源GA生物合成相关基因的表达，对花期调控发挥作用；而非生物胁迫耐受性则与一系列应力响应机制有关。

Cm-BBX24表达受抑制的转基因株系（Cm-BBX24-RNAi），开花时间早于野生型植株，抗冻性和抗旱性表现下降。全基因表达分析表明，相对于野生型植株，光周期和赤霉素生物合成途径相关基因在Cm-BBX24-RNAi株系中上调。相反，在过表达株系（Cm-BBX24-OX）中表达上调的基因，在Cm-BBX24-RNAi株系中反而表达下调，包括相容性溶质和碳水化合物代谢相关的基因，这两者都与非生物胁迫有关。Cm-BBX24表达，也受日照和GA4/7应用的影响。

相比较野生型植株，在长日照情况下，内源GA1、GA4、GA19和GA20水平发生在转基因株系的嫩叶中。花期调控涉及到FLOWERING TIME基因，将光周期和GA生物合成途径合并。研究人员假设，Cm-BBX24扮演着双重角色，在菊花中调节开花时间和非生物胁迫耐受性，至少部分是由GA生物合成影响。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
A Zinc Finger Protein Regulates Flowering Time and Abiotic Stress Tolerance in Chrysanthemum by Modulating Gibberellin Biosynthesis
Abstract：Flowering time and an ability to tolerate abiotic stresses are important for plant growth and development. We characterized BBX24, a zinc finger transcription factor gene, from Chrysanthemum morifolium and found it to be associated with both flowering time and stress tolerance. Transgenic lines with suppressed expression of Cm-BBX24 (Cm-BBX24-RNAi) flowered earlier than wild-type plants and showed decreased tolerance to freezing and drought stresses. Global expression analysis revealed that genes associated with both photoperiod and gibberellin (GA) biosynthesis pathways were upregulated in Cm-BBX24-RNAi lines, relative to the wild type. By contrast, genes that were upregulated in overexpressing lines (Cm-BBX24-OX), but downregulated in Cm-BBX24-RNAi lines (both relative to the wild type), included genes related to compatible solutes and carbohydrate metabolism, both of which are associated with abiotic stress. Cm-BBX24 expression was also influenced by daylength and GA4/7 application. Under long days, changes in endogenous GA1, GA4, GA19, and GA20 levels occurred in young leaves of transgenic lines, relative to the wild type. Regulation of flowering involves the FLOWERING TIME gene, which integrates photoperiod and GA biosynthesis pathways. We postulate that Cm-BBX24 plays a dual role, modulating both flowering time and abiotic stress tolerance in chrysanthemum, at least in part by influencing GA biosynthesis.