上海生科院Science解析重要分子机制

　　

生物通报道  来自中国科学院上海生命科学研究院的研究人员，在对多年生草本植物弯曲碎米荠（Cardamine flexuosa）的研究中揭示了年龄相关性春化作用的分子基础。相关论文“Molecular Basis of Age-Dependent Vernalization in Cardamine flexuosa”发表在5月31日的《科学》（Science）杂志上。

论文的通讯作者是中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态所的王佳伟（Jia-Wei Wang）研究员。其课题组主要研究方向是：对植物中非编码的RNA进行系统的功能分析。力图阐明这些调控RNA的产生机理和作用机制，以及它们的生物学功能。并探讨这些RNA在不同物种中的保守性和多样性，了解这些小分子调控物质的产生和演化。

开花是高等植物由营养生长向生殖生长的转变过程，是植物个体发育和后代繁衍的中心环节。这一发育的转变过程是通过植物体内部自身的发育条件和外部的环境因素共同决定的。温度、光照和年龄是影响植物开花的3个重要因素。

大多数冬性一年生或二年生植物需要一定时期的低温处理（通常为4℃,2-8周），才能促进花芽形成和花器发育，这一过程叫做春化阶段，而使花卉通过春化阶段的这种低温刺激和处理过程则叫做春化作用（vernalization）。一般春化处理的最佳时期为植物的种子萌动期或营养生长初期，早5周的弯曲碎米荠则不能充分地响应低温刺激。

小分子RNA是一类非编码的RNA。它们在植物的生长发育中发挥着重要的调节作用。MicroRNA 156(miR156)是当前已知的一个植物年龄分子标记。miR156通过靶向一组SPL转录因子，调控着年龄依赖性的发育过渡。在拟南芥、玉蜀黍、白杨和碎米荠中，miR156的表达量随着植物年龄的增长而逐渐减少。此外，近来的研究证实，miR156可通过miR172来促进植物从幼态向成熟过渡。

在这篇文章中，研究人员确定两个年龄相关的miR156和miR172调控了碎米荠敏感响应春化作用的时间。他们证实年龄和春化信号通路通过调控促开花MADS-box基因CfSOC1的表达，协同调控了植物开花。由于春化作用和年龄信号通路虽然也在一年生拟南芥中起作用，这一物种却并没有显著年龄依赖性春化作用反应。年龄信号通路在碎米荠中相对较强的贡献，表明了物种特异性的抑制与诱导信号失衡决定了开花植物的生命周期策略。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Molecular Basis of Age-Dependent Vernalization in Cardamine flexuosa

Plants flower in response to many varied cues, such as temperature, photoperiod, and age. The floral transition of Cardamine flexuosa, a herbaceous biennial-to-perennial plant, requires exposure to cold temperature, a treatment known as vernalization. C. flexuosa younger than 5 weeks old are not fully responsive to cold treatment. We demonstrate that the levels of two age-regulated microRNAs, miR156 and miR172, regulate the timing of sensitivity in response to vernalization. Age and vernalization pathways coordinately regulate flowering through modulating the expression of CfSOC1, a flower-promoting MADS-box gene. The related annual Arabidopsis thaliana, which has both vernalization and age pathways, does not possess an age-dependent vernalization response. Thus, the recruitment of age cue in response to environmental signals contributes to the evolution of life cycle in plants.

作者简介：

王佳伟

1995.9-1999.7，上海交通大学生命科学技术学院 学士
1999.9-2005.8，上海植物生理生态研究所 博士
2005.9-2011.7，Max Planck Institute for Developmental Biology， 博士后
2011.8-，中科院上海生科院植生生态所研究组长、研究员、博士生导师

研究方向：
植物小分子RNA
小分子RNA是一类非编码的RNA。它们在植物的生长发育中发挥着重要的调节作用，是基因表达调控的一种重要手段。本实验室以拟南芥，多年生草本植物碎米荠和多年生木本植物杨树为主要模式植物，研究和探讨小分子RNA的表达调控及其在植物生长发育中的作用机制。
短期内，实验室的工作将围绕miR156展开。miR156是目前唯一一个已知的年龄分子标记，它的表达量随着植物年龄的增长而逐渐减少。我们将利用遗传学，分子生物学，并结合第2代DNA测序和高通量蛋白质谱分析平台，研究miR156的表达特征和调控模式，从分子生物学的角度来回答植物年龄的分子身份，年龄调控miR156表达的分子机制。同时，我们将深入和全面的分析miR156的生物学功能，阐明miR156调控植物的时序性发育的信号传导机制。
实验室的长期目标是对植物中非编码的RNA进行系统的功能分析。力图阐明这些调控RNA的产生机理和作用机制，以及它们的生物学功能。同时，我们将通过比较生物学的方法，探讨这些RNA在不同物种中的保守性和多样性，从而帮助我们更好的了解这些小分子调控物质的产生和演化。
 
获奖及荣誉：
2005年，中国科学院优秀博士论文
2005年，宝洁优秀博士生
2005年，全国优秀论文提名奖
2006年,上海市优秀科研成果奖
2006年，EMBO long-term fellowship
2012年，青年****