Plant Science | 安徽科技学院黄先忠团队在GhFT基因编辑的研究上取得了新进展

学术   2024-12-31 09:15   湖北  

开花基因FT,是FT/TFL1基因家族的一员、控制植物开花的关键基因之一、植物开花调控网络中的核心基因之一、植物遗传改良和育种的重要靶点。在茎间分生组织FT蛋白形成成花素激活复合物(FT–14-3-3–FD,即FAC),能够激活花特性基因AP1和LFY的表达,从而促进花的形成。反花素,由CEN/SP/FL1 (CETS)蛋白竞争14-3-3–FD复合物形成,抑制开花转变,调控植株的无限生长。成花素与反花素系统是植物体内一个复杂的调控网络,它们通过相互作用和平衡,共同决定了植物的开花时间和株型结构,对农业生产具有重要的应用价值。陆地棉(Gossypium hirsutum)是其复杂的异源四倍体植物,基因组仅包含一个FT同源基因对(GhFT-A和GhFT-D),已有的研究表明GhFT在促进开花和植物株型中发挥重要作用,但是其分子调控机制仍不清楚,并且还未见突变FT基因导致表型的变化的相关报道。
2024年12月24日,Plant Science在线发表了来自安徽科技学院农学院的黄先忠课题组题为“CRISPR/Cas9-mediated GhFT-targeted mutagenesis prolongs indeterminate growth and alters plant architecture in cotton”的研究论文。该研究报道了通过CRISPR/Cas9基因编辑技术突变GhFT后,棉花始终维持无限生长、株型发生了改变。

该研究利用CRISPR/Cas9技术分别突变GhFT的第一个与第二个外显子,突变的棉花始终保持无限生长、无法完成开花转变,并且顶端聚集成簇,顶端的叶片锯齿状。分析发现,当GhFT被编辑后,植物中GhTFL1/GhSP的表达量增加,反花素组份比例增加,GhTFL1/GhSP可与GhFDs和Gh14-3-3s蛋白结合,GhAP1和GhSOC1的表达受到抑制,植株株型紧凑并维持营养生长。相反,当成花素组份比例增加,GhFT与GhFDs和Gh14-3-3s蛋白结合形成FAC,激活GhAP1和GhSOC1的表达,从而促进植株侧枝开花,但是顶芽还是无限生长状态(见下图)。

GhFTGhTFL1蛋白在棉花开花和植物株型调节中的拮抗作用

安徽科技学院联合培养的博士研究生桑娜(现亳州学院讲师)为论文的第一作者,已毕业博士生马斌(现伊犁师范大学),刘慧(现中国科学院遗传与发育生物学研究所),安徽科技学院农学院的冯婷婷讲师参与了论文研究,黄先忠教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、安徽科技学院及亳州学院引进人才启动经费等资助。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168945224004011?dgcid=author

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