天津师大水稻功能基因组学研究团队和遗传发育所李家洋院士团队合作解析OsFTL12在水稻开花和株型建成中的作用机制

近日，天津师范大学栾维江教授团队和中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队开展合作研究，发现水稻FT-like家族成员OsFTL12在水稻抽穗开花及株型建成中的重要作用，为水稻的分子设计育种及品种改良提供了基因储备和材料基础。1月31日，国际植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》以Article形式在线发表了这一研究成果(DOI:10.1111/pbi.14020)。

水稻完成生命周期要经历营养生长期和生殖生长期两个阶段，从营养生长向生殖生长的转变能够决定水稻的抽穗开花期，是调控水稻产量与适宜种植区域的重要因素。这一生理过程主要受类成花素家族（FT-like）成员控制。水稻中类成花素家族共有13个成员，其中Hd3a和RFT1分别在短日照和长日照条件下发挥成花素功能，促进水稻在这些条件下的开花。但目前其它类成花素家族成员的功能及作用机理还知之甚少，因此进一步阐明这些成员的功能，进而全面揭示类成花素家族成员的生物学功能，对于揭示水稻开花机理有重要的科学意义，并对水稻分子设计育种及品种改良具有重要应用价值。

研究团队前期研究发现OsFTL12可能参与水稻开花调控(Luan et al.,  2009; Song et al., 2012; Zhang et al., 2021)。本研究中，研究团队通过创建OsFTL12过量表达及基因编辑敲除遗传材料，发现OsFTL12过表达后抑制水稻开花延长水稻抽穗期，说明OsFTL12在水稻抽穗开花期调控上与成花素Hd3a及RFT1具有相反的作用，且OsFTL12过表达同时影响水稻的株高与穗型（图1）。

图1：过量表达OsFTL12延长水稻抽穗期并影响水稻株高及穗型

与成花素Hd3a表达模式不同，OsFTL12不受日照长度的诱导，在短日照及长日照条件下都具有较高的表达水平。进一步研究表明OsFTL12可以与成花素Hd3a竞争结合受体GF14b，并与OsFD1转录因子互作形成成花素抑制复合体（Florigen repression complex, FRC），结合开花特征基因OsMADS14/OsMADS15基因的启动子，抑制其转录活性，从而抑制水稻的抽穗开花（图2）。这一结果表明水稻FT-like家族中的不同成员可以分别形成成花素激活复合体FAC（Florigen activation complex）与成花素抑制复合体FRC，并通过FAC与FRC的动态平衡调控水稻的抽穗期。

图2：OsFTL12与Hd3a竞争结合GF14b形成FRC并抑制开花特征基因的启动子

天津师范大学已毕业的硕士研究生郑瑞（目前南开大学博士在读）和中国科学院遗传与发育生物学研究所孟祥兵高级工程师及胡庆亮博士后为论文的共同第一作者，天津师范大学栾维江教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所余泓研究员为本文的共同通讯作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究员和武汉大学张羽博士也参与了该研究。论文得到国家自然科学基金委和天津市水稻产业技术体系创新团队项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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