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昆明植物所发现隐藏的COP1突变是一套茉莉酸信号相关myc突变体早花的关键遗传基础

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2022-11-05  |  作者:于冬梅,胡金勇  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  茉莉酸(Jasmonic acidJA)在植物防御与生长发育中具重要调控作用。作为JA信号通路的重要调控节点,MYC2家族的转录因子在植物接收JA信号后调控JA响应基因的表达并参与了调控抗逆反应、次生代谢产物合成、生长发育等。2017年始,多家实验室利用同一套EMS诱导的jin1-2/myc2相关突变体开展的研究发现,MYC2家族转录因子显著负调控拟南芥的开花时间,被认为是协调JA途径介导的抗性与开花发育等过程的关键控制节点部分体外实验显示这些MYC转录因子可能结合开花素编码FT基因启动子并抑制其表达,进而影响开花时间。 

  但是,之前有实验室利用其它myc2相关突变体如myc2-2myc2-3等开展的研究却表明MYC家族转录因子在调控开花时间中的作用有限MYC家族转录因子调控的潜在靶标基因清单中也不包括FT因此,JA途径MYC转录因子是否、且在多大程度上参与了植物开花时间调控仍有争议 

  最近,中国科学院昆明植物研究所胡金勇团队与福建农林大学崔海涛教授团队合作,基于一系列严谨的遗传学和生化与分子生物学等实验,发现在广泛使用的jin1-2/myc2相关的突变体中隐藏着一个COP1基因的独特突变(命名为cop1-21)。COP1是光形态建成和开花时间调控等重要生物学过程的关键基因,编码一种E3泛素连接酶该突变导致COP1蛋白第648位的丝氨酸(S)变为天冬酰胺(N),严重影响COP1FT上游的反式作用调控因子CONSTANSCO)的互作潜力,导致CO蛋白积累;CO增多系统性提升了FT表达,使得即使在短日照条件下生长的拟南芥拥有了长日照下生长时的FT表达模式且基础水平更高,继而导致拟南芥显著早花(图1、图2)。 

  研究澄清了多年来关于MYC转录因子调控开花时间的疑惑,还发现了cop1-21这一重要新遗传材料。几十年研究表明,COP1可以与不同底物蛋白分子结合导致其互作蛋白的泛素化降解,继而调控一系列生物学过程。cop1-21突变位于COP1的最后一个WD40结构域内,与目前常用的缺少整个WD40结构域的cop1-4和在WD40结构域之前发生同框插入突变的cop1-6不同,cop1-21突变体无明显发育缺陷,从而为进一步深入解析COP1功能提供了重要遗传资源。 

  近日,研究以A hidden mutation in the seventh WD40-repeat of COP1 determines the early flowering trait in a set of Arabidopsis myc mutants为题,在线发表于Plant Cell上。审稿人认为“This study clarified the significant role of COP1 and corrected the current understanding of MYC2 in the regulation of flowering, and it should be interesting to the general audience”“This is a valuable finding……”。中国科学院昆明植物研究所于冬梅博士开展了大部分遗传学和部分生化实验,为文章第一作者。董雪博士利用BSA方法发现了cop1-21突变并参与了部分数据分析,蒋晓东、孙弋博、闵峙杰、张利平参与了部分遗传学和分子实验,福建农林大学邹可参与了部分生化实验,为论文共同作者。福建农林大学崔海涛教授与胡金勇研究员和董雪博士为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金和中国科学院率先行动计划的支持,还部分得到了中国西南野生生物种质资源库和中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室植物多维成像及多样性分析等平台的帮助。 

  文章链接

 

  1 常用jin1-2/myc2突变体中隐藏的cop1-21导致拟南芥早花 

 

  2 cop1-21早花的分子生化机制 

(责任编辑:李雪)

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