菊花（

Chrysanthemum morifolium

近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)洪波教授團(tuán)隊(duì)在The Plant Cell在線發(fā)表了題為The peptide CmGAST1 integrates calcium and gibberellin signaling to regulate flowering in chrysanthemum的研究論文，揭示了多肽GAST1響應(yīng)短日照通過整合內(nèi)源赤霉素和鈣信號，促進(jìn)菊花幼年期向成熟期的轉(zhuǎn)變及開花的新機(jī)制。

該研究發(fā)現(xiàn)短日照通過誘導(dǎo)赤霉素途徑下游響應(yīng)基因CmGAST1的表達(dá)促進(jìn)菊花的成花轉(zhuǎn)變。在此過程中，鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵因子鈣調(diào)蛋白CmCAM7與赤霉素信號關(guān)鍵抑制子CmGAI形成復(fù)合體直接抑制CmGAST1的轉(zhuǎn)錄。短日照誘導(dǎo)活性赤霉素和鈣離子在頂芽中積累，分別抑制了CmGAI和CmCAM7，從而解除復(fù)合體對CmGAST1表達(dá)的抑制。翻譯后的CmGAST1通過正反饋調(diào)節(jié)促進(jìn)更多的赤霉素生物合成，并且與年齡途徑關(guān)鍵因子CmSPL9相互作用，最終通過上調(diào)CmFTL1的表達(dá)來加速葉片成熟和開花。最終構(gòu)建出以CmGAST1為核心，整合赤霉素和鈣信號并協(xié)同光周期和年齡途徑調(diào)節(jié)菊花開花的信號網(wǎng)絡(luò)。

綜上所述，短日照通過誘導(dǎo)活性赤霉素和鈣離子水平的積累，緩解了CmCAM7-GAI復(fù)合體對CmGAST1的抑制作用，能夠加速菊花幼年期向成年期的轉(zhuǎn)變，從而使得菊花結(jié)束營養(yǎng)生長期進(jìn)入成花轉(zhuǎn)化階段。研究結(jié)果為解決菊花周年供應(yīng)生產(chǎn)中因人工光周期調(diào)控產(chǎn)生的能源消耗高、品質(zhì)控制難等問題提供理論依據(jù)，為選育光周期不敏感新種質(zhì)奠定理論基礎(chǔ)。

圖1 CmGAST1整合赤霉素和鈣信號調(diào)控菊花開花的模式圖

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)高俊平，洪波教授團(tuán)隊(duì)近年來在菊花開花機(jī)制的研究中取得了一系列研究進(jìn)展，揭示了在光周期途徑中，光響應(yīng)因子CmBBX24在長日照條件對菊花開花的抑制機(jī)制（Yang et al., 2014, The plant Cell）; 年齡發(fā)育途徑中， NF-YB8作為miR156 上游調(diào)節(jié)因子通過調(diào)節(jié)SPLs進(jìn)而調(diào)控菊花的成熟和開花（Wei et al., 2017, Nature Communications）；赤霉素途徑中，低溫后MAF2通過誘導(dǎo)內(nèi)源GA的合成促進(jìn)夏菊的開花（Lyu et al., 2022, The Plant Journal）。CIB1-PHR2模塊響應(yīng)短日照通過調(diào)節(jié)赤霉素含量及信號感受，促進(jìn)菊花幼年期向成熟期的轉(zhuǎn)變及開花（Zhao et al., 2023, Plant Physiology）。此篇論文進(jìn)一步將多肽信號、鈣離子信號與光周期途徑、赤霉素途徑及年齡途徑相整合，揭示了多因子協(xié)同調(diào)控菊花開花的機(jī)制。

論文第一作者劉雯雯為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)觀賞園藝系博士生，通訊作者為洪波教授和趙鑫副教授。該研究由國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目“菊花協(xié)同調(diào)節(jié)因子整合光溫與GA信號調(diào)節(jié)成花的分子機(jī)制項(xiàng)目，國家自然基金面上項(xiàng)目資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf269