油茶开花调控机制新突破!LH雷火团队揭示CoFKF1-CoMYB4-CoFT1模块调控油茶开花的奥秘
时间:2025-05-19 浏览次数:0
油茶(Camellia oleifera Abel.)是世界三大木本油料树种之一,也是我国南方重要的经济树种(谭晓风,2023)。开花作为植物营养生长向生殖生长转变的关键发育节点,直接影响油茶产量形成。然而,相较于模式植物拟南芥等已明确的光周期途径、赤霉素途径、自主途径、年龄途径、春化途径和温度途径等开花调控途径(Amasino, 2010; Andrés & Coupland, 2012; Bao et al., 2020; Song et al., 2014; Teotia & Tang, 2015),油茶在这一关键领域的分子机制研究始终存在大量空白。
近日,LH雷火木本油料重点实验室/经济林培育与保护教育部重点实验室/岳麓山实验室经济林品种创制中心李建安/谭晓风/阎晋东团队在植物学经典权威期刊Plant Cell & Environment上发表了题为“Time-course Transcriptome Analysis Unveils the CoFKF1-CoMYB4-CoFT1 Regulatory Module in Flowering Control of Camellia oleifera Abel.”的研究论文,为油茶开花生物学研究带来了重大突破,系统解析了油茶开花调控的分子网络,成功揭示了油茶CoFKF1-CoMYB4模块介导CoFT1基因表达在开花过程中的作用机制,为油茶分子育种提供了新靶点。
图1. 对‘华硕’油茶开花不同时期花苞进行转录组分析
图2. CoFKF1与CoMYB4存在蓝光依赖性相互作用
究团队以‘华硕’油茶时序花芽为研究对象,运用转录组动态分析,结合蛋白互作验证以及遗传转化实验等手段,系统构建了油茶开花调控分子网络。时序转录组分析鉴定出关键调控因子CoFKF1,异源转化拟南芥发现CoFKF1的过量表达促进植物开花。深入的机制解析表明:CoFKF1与转录因子CoMYB4存在蓝光依赖型互作,并通过泛素化途径促进CoMYB4蛋白降解。分子互作实验证实CoMYB4可直接结合成花素基因CoFT1启动子并抑制其表达,而CoFKF1通过拮抗CoMYB4解除这种抑制作用。遗传学证据进一步揭示了CoFKF1-CoMYB4-CoFT1级联调控模块在油茶开花中的核心作用。
这一研究成果,不仅是Plant Cell & Environment期刊发表的第一篇普通油茶的研究性论文,更是为木本植物开花的生物学研究开辟了新的思路与方向,对于高效创制花期适宜、高产高抗油茶新品种和精准调控油茶花期性状,具有重要的理论意义和良好应用前景。
图3. 油茶CoFKF1-CoMYB4-CoFT1模块介导开花的模式图
雷火竞技青年教师阎晋东为该论文第一作者,湖南大学博士生柳倩为并列第一作者,LH雷火李建安教授、谭晓风教授为共同通讯作者。雷火竞技青年教师盛崧,博士生郭璞瑞、王颖,硕士生刘学宇、张荣荣参与研究。本研究得到了湖南省重大科技攻关“揭榜挂帅”项目(2021JC0007),国家自然科学基金(32371930),中国博士后面上资助(2021M703653),湖南省自然科学青年基金(2023JJ41041),湖南省教育厅优秀青年基金(22B0281),长沙市自然科学基金(kq2202281)的大力支持。
参考文献:
谭晓风. 油茶分子育种研究进展(2023). LH雷火学报,43(01):1-24.
Amasino, R. (2010). Seasonal and developmental timing of flowering. Plant J, 61(6), 1001-1013.
Andersen, T. G., Nintemann, S. J., Marek, M., Halkier, B. A., Schulz, A., & Burow, M. (2016). Improving analytical methods for protein-protein interaction through implementation of chemically inducible dimerization. Sci Rep. 6, 27766.
Bao, S., Hua, C., Shen, L., & Yu, H. (2020). New insights into gibberellin signaling in regulating flowering in Arabidopsis. J Integr Plant Biol, 62(1), 118-131.
Song, Y. H., Estrada, D. A., Johnson, R. S., Kim, S. K., Lee, S. Y., MacCoss, M. J., & Imaizumi, T. (2014). Distinct roles of FKF1, Gigantea, and Zeitlupe proteins in the regulation of Constans stability in Arabidopsis photoperiodic flowering. Proc Natl Acad Sci U S A, 111(49), 17672-17677.
Teotia, S., & Tang, G. (2015). To bloom or not to bloom: role of microRNAs in plant flowering. Mol Plant, 8(3), 359-377.
阎晋东(第一作者)
阎晋东,雷火竞技青年教师/硕士生导师。LH雷火木本油料重点实验室/经济林培育与保护教育部重点实验室/岳麓山实验室经济林品种创制中心核心成员。主要从事植物开花分子机制研究,系统开展从模式植物(拟南芥)到油料作物(油菜)及木本油料树种(油茶)的发育生物学研究,聚焦植物开花信号转导机制解析。先后主持中国博士后科学基金,湖南省自然科学青年基金,湖南省教育厅优秀青年基金,长沙市自然科学基金,参与国家自然科学基金、湖南省重大科技攻关“揭榜挂帅”以及中央财政推广等多个重要项目。以第一作者或通讯作者在包括《Journal of Integrative Plant Biology》,《BMC plant biology》, 《Plant Physiology and Biochemistry》,《Planta》等多个学术期刊上发表10余篇研究性论文。
李建安(通讯作者)
李建安,雷火竞技教授,博士生导师,原雷火竞技院长。现为国家林草局南方重要经济林精准栽培科技创新团队负责人、岳麓山实验室经济林优异种质资源挖掘与高效繁殖利用团队PI,兼任中国林学会经济林分会副理事长、中国经济林协会常务理事兼副秘书长、中国植物生理与分子生物学学会理事、湖南省林学会副理事长、湖南省植物生理与分子生物学学会副理事长、国家重点研发计划重点专项咨询专家等学术职务。长期从事经济林栽培育种科研和教学工作,率先开展了油茶花期调控、油茶春梢木质化进程等应用基础研究。历年主持省部级以上科研项目30余项,其中国家自然科学基金项目3项,获省科学技术进步一等奖等省部级科技奖励4项、省部级教学成果奖3项、林木良种6个、技术标准4项、发明专利7项,在《Industrial Crops & Products》《BMC plant biology》《林业科学》等刊物发表学术论文120余篇,为第十三届全国人大代表,国务院政府特殊津贴专家,湖南省优秀教师,中国林业产业突出贡献奖获得者。
谭晓风(通讯作者)
谭晓风,LH雷火教授、博士生导师,国务院学位委员会第五届学科评议组成员;兼任国家林业和草原局经济林咨询专家、湖南省政府参事、中国林学会经济林分会理事长、中国经济林协会副会长、湖南省油茶产业协会会长、经济林培育与利用教育部重点实验室创建者和原主任、经济林育种和栽培国家林业和草原局创建者和原主任。长期从事油茶等经济林栽培育种和生物技术研究工作,主持国家自然科学基金重点项目和国家科技支撑重点项目(课题)20多项,培育‘华鑫’‘华硕’‘华金’等国家级审定油茶品种3个、梨品种审定品种2个,省级审定油桐品种4个,发表学术论文500余篇,授权国家发明专利7件,修订行业标准和团体标准3项。主持获得国家科技进步二等奖1项,省部级自然科学一等奖和科技奖一等奖3项,是国家万人计划-国家级教学名师、全国五一劳动奖章获得者、国务院政府特殊津贴专家,获教科文卫体全国工会谭晓风劳模创新工作室、全国生态建设突出贡献奖先进个人、湖南省光召科技奖、海峡两岸林业敬业奖励基金奖、全国最美林草科技工作者。