年10月，南京农业大学园艺学院在PlantCellReports上发表了题为“FT-likeparalogsarerepressedbyanSVPproteinduringthefloraltransitioninPhalaenopsisorchid”的研究论文。

研究结果

蝴蝶兰(Phalaenopsishybrid)是原产于热带雨林的一种重要观赏花卉，PEBP基因家族在开花和植物生长发育方面具有一定的调控作用，本文在蝴蝶兰中鉴定了8个PEBP家族的基因，并对其中7个基因在不同组织中的表达模式进行了鉴定，PhSVP是一种抑制拟南芥开花的SVP蛋白，通过酵母单杂交实验，发现其能够显著抑制PhFT3和PhFT6的表达，并由此对PhFT-like的功能展开了深入的探究。

以拟南芥FT(At1g)、TFL1(At5g)和MFT(At1g)蛋白序列为研究对象，从Orchidstra2.0（兰花转录组资源库）中获得93个FT-like基因，包括共5个兰花亚科和17种(图1)，划分为3个亚家族，其中大部分基因属于FT亚家族，进一步划分为4组(I-IV)，其中PhFT3与AtFT的同源性最高，PhFT5属于I分支，PhFT4属于II分支，PhFT1、PhFT2、PhFT6属于IV分支，由于PhFT8在MFT亚家族中存在，将其命名为PhMFT。

图1

通过qRT-PCR对PhFT1-6以及PhMFT共7个FT-like基因在不同组织中的表达进行鉴定(图2)。PhFT1主要在营养芽中表达，PhFT2在叶片中特异性表达，PhFT3在花序中转录水平最高。其中PhFT4在根和花芽中显著表达，PhFT6在叶片中表达量最高，其次是根系。通过qRT-PCR对PhCO、PhAP1和PhSVP的转录水平进行检测(图2)，发现PhCO广泛表达于各个组织，尤其是花芽，PhAP1在花序和花芽中特异性表达，与AP1在拟南芥中的表达模式一致，PhSVP在根中表达量较高，其次是营养芽和叶片，在花芽中几乎没有。

图2

为探究PhFTs在花期调控中的作用，将这7个PhFTs基因在野生拟南芥(Col-0)中异源转化，与对照相比转基因植株的开花时间表型发生了变化(图3a)，表达量最高的株系与开花表型的相关性较高(图3b)，Pro35S:PhFT1、Pro35S:PhFT3、Pro35S:PhFT5和Pro35S:PhMFT的开花时间显著提前，而Pro35S:PhFT6的开花时间显著延迟(图3c)，Pro35S:PhFT3、Pro35S:PhFT5和Pro35S:PhMFT转基因株系的莲座叶数量显著减少，而Pro35S:PhFT6转基因株系的莲座叶数量显著增加，明显高于对照组(图3d)。表明，PhFT1、PhFT3、PhFT5和PhMFT促进开花，而PhFT6可能是成花调控中的抑制因子。

图3

由于PhFT3与拟南芥FT同源性最高;PhFT6的拮抗作用较其他PhFTs更强;PhMFT是蝴蝶兰中第一个被证实的MFT促花基因，因此对着这三个基因进行深入探究。通过亚细胞定位结果显示，PhFT3、PhFT6和PhMFT均定位于细胞核(图4)。

图4

对其基因结构进行分析发现PhFT3、PhFT6和PhMFT各包含4个外显子和3个内含子，与AtFT、AtTFL1和AtMFT的基因结构一致(图5a)。在所有6个基因中，拟南芥和蝴蝶兰的第1和第4外显子的长度都不保守，而第2和第3外显子的长度则完全一致(图5a)，PhFT6的基因组序列长度为nt，由于内含子较长，是AtTFL1(nt)的两倍多(图5a)。PhFT6在开花通路中与PhFT3互为拮抗作用，这与AtTFL1的功能类似，推测其进化过程中PhFT-like基因的基因结构变化可能是其功能分化的原因。

与拟南芥一样，蝴蝶兰的PEBP家族蛋白有一个高度保守的PEBP结构域，占蛋白长度的80%(图5b)。PhFT3和AtFT在Wickland和Hanzawa()报道的位置上保守了Tyr-85、Tyr-、Trp-和Gln-(图5b中红色箭头)。然而，在其他预测的蛋白质中，除PhFT6在85位也有酪氨酸外，这些位置上的氨基酸残基都有所不同。同样，PhMFT和AtMFT在位有保守的丝氨酸，但在其他相关位置的氨基酸残基不同(图5b)。表明，PEBP家族基因分化后，蝴蝶兰FT进化过程中出现了PhFT-like基因的关键氨基酸残基位点的变异，从而导致了PhFT-like基因的拮抗作用。

图5

将PhFT3和PhMFT、PhFT6、Pro35S:PhFT3和Pro35S:PhMFT异源转化拟南芥ft-10中，将Pro35S:PhFT6异源转化到拟南芥tfl1-11中。与ft-10对照相比，PhFT3和PhMFT异源转化ft-10植株的开花特征发生了改变(图6a)，PhFT3和PhMFT在相应过表达植株中的表达水平显著升高(图6b)。与ft-10相比，Pro35S:PhFT3/ft-10的开花天数和莲座叶数均显著减少，Pro35S:PhMFT/ft-10转基因植株的莲座叶数量显著减少(图6c)。还检测了AtTFL1、AtFUL、AtAP1和AtSVP在WT、ft-10、Pro35S:PhFT3/ft-10和Pro35S:PhMFT/ft-10转基因株系中的表达(图6d)。AtSVP在ft-10中的表达高于WT，而PhFT3和PhMFT在ft-10突变体转基因株系中的过表达抑制了AtSVP的表达。

图6

与tfl1-11对照相比，PhFT6异源表达的tfl1-11植株开花时间延迟(图7a)。qRT-PCR分析显示，PhFT6在Pro35S:PhFT6/tfl1-11转基因系中的表达水平显著上调(图7b)。在转基因植株中，抽薹时间显著延迟，莲座叶数量显著增加(图7c)。检测AtFT在WT、tfl1-11和Pro35S:PhFT6/tfl1-11中的表达，发现与tfl1-11相比，Pro35S:PhFT6/tfl1-11转基因株系中AtFT的表达量显著降低，说明PhFT6通过抑制AtFT的诱导而延迟开花(图7d)，与tfl1-11相比，Pro35S:PhFT6/tfl1-11转基因株系中AtAP1和AtFUL的表达受到抑制(图7d)。此外，与tfl1-11相比，Pro35S:PhFT6/tfl1-11转基因株系的AtSVP转录水平显著升高，表明PhFT6可能通过增加AtSVP的表达来推迟拟南芥的开花(图7d)。

图7

通过酵母双杂交(Y2H)验证PhFT3、PhFT6或PhMFT与PhSVP之间并没有相互作用(图8a)，酵母单杂(Y1H)实验表明PhSVP结合于PhFT6和PhMFT启动子区域的两个不同的CArG基序，以及PhFT3启动子区域的两个CArG基序之一(图8b和d)。当Pro35S:PhSVP与proft3:LUC或proft6:LUC共转化到烟草叶片时，与对照组相比，LUC/REN比例显著降低(图8c)，这为PhFT3和PhFT6启动子的结合以及PhSVP对其转录的负调控提供了证据。

图8

为探究PhSVP是否也能抑制蝴蝶兰中PhFT基因的表达，进行瞬时表达实验(图9a)，6天后发现Pro35S:PhSVP花瓣中PhSVP的转录水平是对照组的3.4倍(图9b)。PhFT3、PhFT6和PhMFT在Pro35S:PhSVP花瓣中的表达量均低于对照组。在这三个基因中，PhFT3和PhFT6的表达分别显著降低了61%和54%(图9b)。

图9图10

评述

年有综述总结了脱落酸(ABA)在开花过渡过程中相互矛盾作用的分子机制。ABA是干旱胁迫下的一种信号转导激素，而干旱胁迫可诱导SVP,SVP可调控ABA降解酶相关基因的表达。因此，推测ABA或干旱可能影响成花过程中PhSVP和PhFT的表达，PhSVP抑制PhFTs的转录，从而抑制营养生长期的成花启动，而各种信号转导可以通过解除PhSVP对PhFT基因在花期的抑制作用来加速成花过渡的完成(图10)。研究不同ABA处理对PhSVP和多个FT同源基因的影响，或许可以进一步揭示成花调控的新机制。原文链接：