高原所在木本观赏植物开花调控机制研究中取得突破

　　开花时间的精准调控是植物适应环境、保障繁殖成功的关键，也是园艺花卉的重要育种目标之一。光周期（即昼夜长度变化）是调控植物开花的主要环境信号之一，生物钟系统则通过整合光信号与内源节律精确调控这一过程。近年来，以拟南芥为代表的模式植物中，生物钟组分如何协同光周期信号调控开花的研究已取得显著进展。然而，木本观赏植物因生长周期长、遗传背景复杂，其开花的生物钟调控网络仍是未解之谜。
　　馥郁滇丁香（Luculia gratissima）是茜草科（Rubiaceae）常绿灌木，其花型优美、花序大而密集（图1）、花香浓郁，且其分布区狭窄，为典型的极小种群野生植物，兼具极高的科研与开发价值。然而，作为短日照植物，其自然花期集中于秋季，传统花期调控技术成本高且难以实现周年生产。因此，解析其开花时间的分子调控机制，对推动花期分子育种、优化生产周期具有重要意义。
　　研究团队通过人工光周期处理结合转录组学等多种方法，鉴定到馥郁滇丁香开花关键抑制因子—两个生物钟基因LgPRR7和LgFKF1。研究发现，这两个基因的转录水平受光周期调控，并呈现昼夜节律表达模式。异源过表达LgPRR7或LgFKF1显著促进拟南芥开花（图2A），而沉默LgPRR7或LgFKF1则显著加速馥郁滇丁香花芽分化并提前开花（图2B），说明生物钟基因在不同物种开花调控中存在功能差异。多种蛋白互作实验证实（图3A-F），LgPRR7与LgFKF1直接互作并形成LgPRR7-LgFKF1模块，通过正反馈调节增强自身稳定性，从而抑制馥郁滇丁香开花（图3G）。进一步发现LgFKF1通过招募光周期途径抑制因子LgCOL12（CONSTANS-LIKE 12）和赤霉素信号抑制因子LgRGL2（DELLA蛋白），形成LgFKF1-LgCOL12-LgRGL2三元复合体，协同抑制下游开花整合基因（如LgFT、LgLFY和LgAP1）的表达（图3G）。有趣的是，沉默LgPRR7和LgFKF1能显著延长馥郁滇丁香开花持续时间（图2B）。这些结果表明，LgPRR7和LgFKF1在馥郁滇丁香开花过程中作为多功能调控因子发挥作用，而且馥郁滇丁香开花时间的调控是由多重环境和内源信号共同作用的结果。LgPRR7-LgFKF1模块为馥郁滇丁香开花时间和开花持续时间的分子改良提供了新靶标，有望实现馥郁滇丁香花期精准调控，推动这一特色观赏植物的产业化发展，并为其它木本观赏植物的花期遗传改良提供重要理论依据。
　　该研究成果以“The circadian clock module LgPRR7-LgFKF1negatively regulatesflowering timeinLuculia gratissima, awoody ornamental plant”为题发表于观赏园艺学科主流国际期刊Horticulture Research（中科院1区Top期刊）。高原所博士生刘雄芳（现为中国科学院昆明植物研究所博士后）为论文第一作者，马宏研究员为通讯作者，万友名高级工程师为共同第一作者，中国科学院昆明植物研究所马永鹏研究员和云南省农业科学院王继华研究员为共同通讯作者。研究得到了云南省重点研发计划(202302AE090018，202403AP140045)、云南省兴滇人才顶尖创新团队(202505AS350021)等项目的支持。(马宏)
　　　　中国林科院 2025-04-30

关键词 木本观赏植物  开花调控机制  馥郁滇丁香  图片