The Plant Cell| 开花相关基因FvTFL1和FvFT1通过拮抗作用调控林地草莓聚伞圆锥花序多样性

植物将花组织成的簇，称为花序。这些簇的分支模式和结构对植物的繁殖成功和农业产量至关重要。被子植物进化出了种类繁多的花序结构，草莓花序结构的广泛可变性早在一个世纪前就有文献记载。从那时起，草莓花序结构的多样性特征就积累起来了。

2023年3月21日，Lembinen等人在国际著名学术期刊The Plant Cell上发表了题为“Diversity of woodland strawberry inflorescences arises from heterochrony regulated by TERMINAL FLOWER 1 and FLOWERING

LOCUS T”的文章。该文表明，开花相关基因FvTFL1和FvFT1通过拮抗作用调控林地草莓聚伞圆锥花序中侧枝的数量及其分枝迭代。此外，该团队建立了一个聚伞花序发育的计算模型，表明草莓聚伞花序的多样性可归因于异时性，即由FvFT1和FvTFL1剂量的改变引起的发育转变时间的差异。

首先，为了了解草莓花序的变异，研究人员分析了二倍体林地草莓(Fragaria vesca)的花序发育，这比八倍体园林草莓(Fragaria × ananassa)更有利于遗传研究。与之前的分类相反，该研究表明森林草莓属于聚伞圆锥花序：一个复合花序，具有确定的初级单轴和侧向合伞分枝，结合了总状花序和聚伞花序的特征。并且，证明了这种结构是由两种不同形状的花序分生组织产生的。

在许多植物物种中，花序结构和开花时间密切相关。有研究表明，在林地草莓中，FvTFL1的突变加速了开花，并逆转了花诱导的光周期要求。为了了解FvTFL1是否也控制林地草莓的花序发育，研究人员分析了在欧洲收集的7个fvtfl1突变体和9个野生型(WT)基因型的花序结构和分枝。结果表明，功能性FvTFL1的缺失减少了主轴侧支的数量和侧支的迭代，但不影响其聚伞模式，FvTFL1是林地草莓花序结构的主要调控因子。

进一步，研究了FvFT1在花序结构调控中的作用。此前，FvFT1被发现在fvtfl1突变背景下促进长日照条件下的开花。本研究利用沉默(RNAi)和过表达(pro35S:FvFT1) FvFT1分析了fvtfl1植物(Hawaii-4)的花序结构和分支。结果表明，FvFT1和FvTFL1蛋白在林地草莓花序发育过程中具有直接拮抗作用，FvFT1调控fvtfl1背景下的花序结构。

为了了解在主轴上形成第二横向分支的机制，使用SEM成像分析了WT (FIN56)、fvtfl1 (Hawaii-4)和FvFT1-RNAi fvtfl1植物。结果表明，与fvtfl1突变体相比，具有功能FvTFL1或沉默FvFT1的植物的主IM1发育成FM1的速度较慢，从而允许形成额外的横向IM2S。TFL1和LFY之间的分子拮抗作用被认为是控制拟南芥花序结构的机制。在这里，观察到FvTFL1表达的降低与植物性SAM向FM身份的进展有关。

为了进一步阐明在功能性FvTFL1缺失的情况下FvFT1调控花序结构的机制，分析了FIN56 (FvTFL1)、Hawaii-4 (FvTFL1)和FvFT1- rnai FvTFL1植物的SAMs中、FvLFYa和FvAP1的表达水平。观察到FIN56和FvFT1-RNAi植物的SAMs中FvLFYa和FvAP1的表达低于fvtfl1 (Hawaii-4)。此外，fvtfl1突变体中FvTFL1的表达最低。因此，结果表明，FvTFL1和FvFT1通过调节FvLFYa和FvAP1的表达拮抗控制向FM身份的转变。

最后，研究人员用一个计算模型来补充该实验发现，该模型使用一组小规则来捕捉花序的发展。该模型强调了初级分生组织和高阶分生组织命运的独特调控，指出异时性是草莓花序多样性的关键决定因素，这是由FvTFL1和FvFT1在聚伞圆锥花序结构内的相反作用引起的。因此，该研究结果在分生组织和分子水平上对草莓聚伞圆锥花序结构的发展进行了详细的分析。

原文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advancearticle/doi/10.1093/plcell/koad086/7082780?searchresult=1

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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