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植物分子遗传与适应研究组
研究成果

研究进展

文章来源:  |  发布时间:2014-12-20  |  作者:  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

研究进展

植物区别于动物的最大特征之一就是植物不能运动,因此植物必须拥有区别于动物的分子和生化体系才能适应环境条件的变化继而保持物种的延续和繁衍。我们选取miRNA作为研究对象,利用模式植物拟南芥的自然变异群体作为研究材料,对拟南芥一系列保守和新近进化来的miRNA基因型和前体二级结构进行了分析。我们发现与在不同物种间非常保守的小RNA 基因相比,一部分新近进化的miRNA具有非常特异的受温度调控的前体二级结构,例如十字花科特有的miR824。群体遗传学分析发现,这些小RNA 的进化很可能脱离了中性进化规律,例如miR824 很可能受到了平衡选择(balancing selection)的压力从而保持了该基因以类似相等频率存在于拟南芥群体内(de Meaux et al. 2008)。

作为一个负调控因子, miR824调控着转录调节因子AGL16的转录表达水平。AGL16属于MADS-box家族成员,它和miR824一样,表达分布十分广泛,但是二者在植物发育和适应过程中的分子功能和机制很不清楚。为了深入了解miR824自然变异为拟南芥适应不同环境变化所做的贡献,我们利用遗传学、分子生物学、生物化学等手段研究了AGL16的功能。我们发现,缺失或(通过高表达miR824)抑制AGL16表达会导致拟南芥开花提前——特别是在FRIGIDA有功能的背景下非常明显;而(通过miR824 mimicry的办法)提高AGL16的转录水平可以导致晚花。同时,AGL16控制开花是剂量依赖的,其功能依赖于开花负调控因子FLC。酵母双杂交和BiFC分析表明AGL16和可能与FLC以及另一个开花关键分子SVP能形成异源二聚体从而揭示了AGL16可能直接通过影响FLCSVP下游的因子来调控开花。分子遗传分析表明,这一下游因子就是关键的开花基因Flowering Locus T (FT)---即平常所说的开花素。染色质免疫共沉淀实验(ChIP-PCR)证明AGL16蛋白可以直接结合到FTFLCCArG-box的启动子区域。该结果揭示了AGL16可以参与FLCSVP等抑制复合物并能直接抑制FT表达来确保植物顺利开花来适应外界环境变化。与FLC类似,miR824-AGL16体系是一个拟南芥中为数不多的具有剂量效应的开花调控基因之一(Hu et al 2014)。

项目支持/fundings

1.中国科学院昆明植物研究所引进“海外杰出人才”:“植物适应的分子机理和进化”(2014.08-2019.12

2.中国科学院“百人计划”“开花与逆境适应”(2015.01-2017.12)

3.国家自然科学基金面上项目(31570311)“植物开花时间基因参与气孔运动调节的分子机制研究”(2016.01-2019.12)

4.云南省高端科技人才引进计划“月季开花适应的分子机理研究”(2016.01-2018.12)


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