JIPB | 上海师范大学揭示FKF1a和FKF1b调控玉米开花的分子机制

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-03-24 00:00

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玉米作为种植最广泛的农作物，其产量约占世界谷物总产量的40%。玉米花期与产量、种植区域和种植周期密切相关。据报道，至少有六种途径控制玉米花期，例如：光信号途径、光周期途径、自主途径、年龄途径、GA途径和开花整合子。以往研究表明 FKF1 是植物中重要的光周期开花调控因子。然而，在不同作物中，其调控花期的分子机制存在差异，特别是玉米中的 FKF1 同源基因生物学功能还不完全清楚。

近日，上海师范大学陈素卉博士和合作者在 JIPB 在线发表了题为“ FKF1b controls reproductive transition associated with adaptation to the geographical distribution in maize ”的研究论文 ( https://doi.org/10.1111/jipb.13639 )，该研究鉴定了 FKF1 在玉米中的两个同源基因 ZmFKF1a 和 ZmFKF1b ，并揭示了两者调控花期的分子机制。

作者研究发现在短日照下， ZmFKF1a 和 ZmFKF1b 的单突变材料均出现花期延迟的表型，表明它们为玉米开花正调控因子。进一步研究发现，在蛋白水平上，ZmFKF1a和ZmFKF1b均与ZmCONZ1和ZmGI1 (CONSTANS、GIGANTEA在玉米里的同源蛋白，均参与植物开花时间调控) 存在相互作用；在转录水平上， ZmFKF1a 和 ZmFKF1b 正调控 ZmCONZ1 和 ZCN8 (FLOWERING LOCUS T 在玉米里的同源基因) 的表达。进一步的生物信息学分析发现： ZmFKF1a 和 ZmFKF1b 均落在玉米杂交种郑单958子代群体花期性状QTL区间内， ZmFKF1b 在中国现代玉米育种中受到了人工选择，并发现了 ZmFKF1b 的两种单倍体型 ZmFKF1b ^Hap_C7 和 ZmFKF1b ^Hap_Z58 ，可能与玉米种植温度带有关。该研究为玉米花期遗传改良提供了有利基因资源和理论基础。

图 1. Zm FKF1s 调控玉米开花的模式图

上海师范大学讲师 陈素卉 博士为论文的第一作者和通讯作者。 黄学辉 教授为本项目的设计与生物信息学分析提供了宝贵的指导。中国科学院分子植物卓越创新中心 巫永睿 研究员、四川农业大学 黄永财 教授对玉米材料的种植提供了大量的帮助和宝贵的建议。上海师范大学郜姗做了重要贡献。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

文章引用：

C hen, S., Gao, S., Wang, D., Liu, J., Ren, Y., Wang, Z., Wei, X., Wang, Q., and Huang, X. (2024). FKF1b controls reproductive transition associated with adaptation to geographical distribution in maize. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13639.