蓝光信号与温度信号协同调控光周期诱导成花的机制研究

批准号:
31730009
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
刘宏涛
依托单位:
学科分类:
C0203.植物光合与固氮
结题年份:
2022
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李旭、王飞、时楠、梁通、杨郁、马理邦、商瑞昕
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中文摘要
开花是许多高等植物生命周期循环的一个重要过程。作物的地理分布主要取决于光周期调控的开花时间差异。在相同光周期条件下,温度变化极大影响开花时间,因此光周期和温度协同调控开花时间的机制研究具有重要意义。我们前期的研究发现蓝光受体CRY1在温度响应中具有重要功能(PNAS,2016),蓝光和温度都可以调控COR27和COR28的表达而调控开花(Plant Cell 2016),以及升高温度(28ºC)可以互补cry2突变体在长日照条件下的晚花表型,表明温度和蓝光可以协同调控开花时间。本项目拟在前期研究基础上运用基因表达谱分析及拟南芥遗传学突变体筛选分析的方法获得介导蓝光与温度协同调控开花时间的关键新基因,并对所获得关键基因进行系统性功能研究,最终揭示蓝光与温度协同调控光周期诱导开花时间的分子机制。
英文摘要
Flowers are the reproductive organs of plants, flowering is a very important process of plant life cycle. The timing of the transition from a vegetative to reproductive phase is critical for reproductive success in plants. The regulation of flowering time has been a long-term interest for the agricultural research field. The photoperiodic flowering controls the geographical distribution of the crops, while ambient growth temperature also affects flowering, how do light signal and temperature coordinate to regulate flowering is very important for the agriculture. Blue light photoreceptor cryptochrome (CRY) is a key component of photoperiodic flowering, our recent data indicates that CRY1 is critical for the temperature responses (PNAS 2016), and blue light and temperature regulated COR27/COR28 are involved in flowering (Plant Cell 2016), and that higher temperature can complement the late flowering phenotype of cry2 mutant in long day, these results indicate that blue light and temperature coordinate to regulate flowering time. In this project we will try to identify key genes that mediate light and temperature regulated flowering by using Arabidopsis mutant screening and genome wide expression analysis. We then will study the function of those key genes, and uncover the mechanism of how do light and temperature coordinate to regulate photoperiodic flowering.
开花是许多高等植物生命周期循环的一个重要过程。作物的地理分布主要取决于光周期调控的开花时间差异。在相同光周期条件下,温度变化极大影响开花时间,因此光周期和温度协同调控开花时间的机制研究具有重要意义。我们前期的研究发现蓝光受体CRY1在温度响应中具有重要功能,蓝光和温度都可以调控COR27和COR28的表达而调控开花,以及升高温度(28ºC)可以互补cry2突变体在长日照条件下的晚花表型,表明温度和蓝光可以协同调控开花时间。本项目在前期研究基础上运用基因表达谱分析及拟南芥遗传学突变体筛选分析的方法获得介导蓝光与温度协同调控开花时间的关键新基因LRBs, CIS1,CIS2, LRBs, BTR9等,并对它们进行系统性功能研究。我们发现CRY本身受到温度调控,其蛋白在高环境温度下稳定,而在低环境温度被降解。E3泛素连接酶LRBs参与调控低温下CRY2蛋白的泛素化修饰及降解,它们通过调控CRY2蛋白而参与温度响应。我们还发现CIS1通过调控温度调控开花中关键基因FLM的选择性剪接而参与温度调控开花时间。蓝光通过CRY2–CIS1–FLM信号通路调节温度调控开花,该信号通路将开花反应与光照和环境温度联系起来。通过酵母双杂交筛选获得COR27、COR28的结合蛋白COP1和HY5,发现COR27和COR28是COP1-HY5调节中枢的关键调节因子,通过调节HY5的活性来确保在黑暗中正常的生长和在光照下的正常发育。通过本项目的研究揭示了蓝光与温度协同调控光周期诱导开花时间的分子机制。在项目资助下,共发表SCI论文14篇,包括1篇Developmental Cell, 1篇Nature Plants,1篇Nature Communications, 1篇EMBO Journal, 5篇Plant Cell, 1篇EMBO Report,2篇New Phytologist。论文被专文评述、F1000推荐、入选ESI高被引论文,并受邀为Plant Cell杂志撰写综述论文,概述光温协同调控植物发育的研究进展。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:doi/10.15252/embj.2019101928
发表时间:2019
期刊:EMBO Journal
影响因子:--
作者:Yang Yu;Zhang Libo;Chen Ping;Liang Tong;Li Xuan;Liu Hongtao
通讯作者:Liu Hongtao
BES1-regulated BEE1 controls photoperiodic flowering downstream of blue light signaling pathway in Arabidopsis
BES1 调控的 BEE1 控制拟南芥蓝光信号通路下游的光周期开花
DOI:10.1111/nph.15866
发表时间:2019
期刊:NEW PHYTOLOGIST
影响因子:9.4
作者:Wang Fei;Gao Yongshun;Liu Yawen;Zhang Xin;Gu Xingxing;Ma Dingbang;Zhao Zhiwei;Yuan Zhenjiang;Xue Hongwei;Liu Hongtao
通讯作者:Liu Hongtao
COR27 and COR28 Are Novel Regulators of the COP1-HY5 Regulatory Hub and Photomorphogenesis in Arabidopsis
COR27 和 COR28 是拟南芥中 COP1-HY5 调节中心和光形态发生的新型调节因子。
DOI:10.1105/tpc.20.00195
发表时间:2020-10-01
期刊:PLANT CELL
影响因子:11.6
作者:Li, Xu;Liu, Cuicui;Liu, Hongtao
通讯作者:Liu, Hongtao
Light-Response Bric-A-Brack/Tramtrack/Broad proteins mediate cryptochrome 2 degradation in response to low ambient temperature
光响应 Bric-A-Brack/Tramtrack/Broad 蛋白可响应低环境温度介导隐花色素 2 降解。
DOI:10.1093/plcell/koab219
发表时间:2021-08-31
期刊:PLANT CELL
影响因子:11.6
作者:Ma, Libang;Li, Xu;Liu, Hongtao
通讯作者:Liu, Hongtao
UVR8 interacts with WRKY36 to regulate HY5 transcription and hypocotyl elongation in Arabidopsis.
UVR8 与 WRKY36 相互作用,调节拟南芥中 HY5 转录和下胚轴伸长。
DOI:10.1038/s41477-017-0099-0
发表时间:2018
期刊:Nat Plants
影响因子:--
作者:Yang Yu;Liang Tong;Zhang Libo;Shao Kai;Gu Xingxing;Shang Ruixin;Shi Nan;Li Xu;Zhang Peng;Liu Hongtao
通讯作者:Liu Hongtao
蓝光受体隐花素在黑暗中的功能及信号转导
- 批准号:32330006
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:224.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:刘宏涛
- 依托单位:
绿色植物的绿光感知机理研究
- 批准号:32150007
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:300万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘宏涛
- 依托单位:
蓝光信号和油菜素甾醇协同调控开花时间的机制研究
- 批准号:31670282
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:刘宏涛
- 依托单位:
蓝光特异性抑制其信号转导关键蛋白CIB1降解的机制研究
- 批准号:31270285
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:刘宏涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
