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科研進(jìn)展
昆明植物所發(fā)現(xiàn)隱藏的COP1突變是一套茉莉酸信號(hào)相關(guān)myc突變體早花的關(guān)鍵遺傳基礎(chǔ) 文章來源:中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間：2022-11-05 | 作者:于冬梅，胡金勇 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】 【關(guān)閉】 茉莉酸（Jasmonic acid，JA）在植物防御與生長(zhǎng)發(fā)育中具重要調(diào)控作用。作為JA信號(hào)通路的重要調(diào)控節(jié)點(diǎn)，MYC2家族的轉(zhuǎn)錄因子在植物接收JA信號(hào)后調(diào)控JA響應(yīng)基因的表達(dá)并參與了調(diào)控抗逆反應(yīng)、次生代謝產(chǎn)物合成、生長(zhǎng)發(fā)育等。自2017年始，多家實(shí)驗(yàn)室利用同一套EMS誘導(dǎo)的jin1-2/myc2相關(guān)突變體開展的研究發(fā)現(xiàn)，MYC2家族轉(zhuǎn)錄因子顯著負(fù)調(diào)控?cái)M南芥的開花時(shí)間，被認(rèn)為是協(xié)調(diào)JA途徑介導(dǎo)的抗性與開花發(fā)育等過程的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)；部分體外實(shí)驗(yàn)顯示這些MYC轉(zhuǎn)錄因子可能結(jié)合開花素編碼FT基因啟動(dòng)子并抑制其表達(dá)，進(jìn)而影響開花時(shí)間。 但是，之前有實(shí)驗(yàn)室利用其它myc2相關(guān)突變體如myc2-2、myc2-3等開展的研究卻表明MYC家族轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控開花時(shí)間中的作用有限；MYC家族轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的潛在靶標(biāo)基因清單中也不包括FT。因此，JA途徑MYC轉(zhuǎn)錄因子是否、且在多大程度上參與了植物開花時(shí)間調(diào)控仍有爭(zhēng)議。 最近，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所胡金勇團(tuán)隊(duì)與福建農(nóng)林大學(xué)崔海濤教授團(tuán)隊(duì)合作，基于一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪z傳學(xué)和生化與分子生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在廣泛使用的jin1-2/myc2相關(guān)的突變體中隱藏著一個(gè)COP1基因的獨(dú)特突變（命名為cop1-21）。COP1是光形態(tài)建成和開花時(shí)間調(diào)控等重要生物學(xué)過程的關(guān)鍵基因，編碼一種E3泛素連接酶。該突變導(dǎo)致COP1蛋白第648位的絲氨酸（S）變?yōu)樘於０罚?/font>N），嚴(yán)重影響了COP1與FT上游的反式作用調(diào)控因子CONSTANS（CO）的互作潛力，導(dǎo)致CO蛋白積累；CO的增多系統(tǒng)性提升了FT表達(dá)，使得即使在短日照條件下生長(zhǎng)的擬南芥擁有了長(zhǎng)日照下生長(zhǎng)時(shí)的FT表達(dá)模式且基礎(chǔ)水平更高，繼而導(dǎo)致擬南芥顯著早花（圖1、圖2）。 研究澄清了多年來關(guān)于MYC轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控開花時(shí)間的疑惑，還發(fā)現(xiàn)了cop1-21這一重要新遺傳材料。近幾十年的研究表明，COP1可以與不同底物蛋白分子結(jié)合并導(dǎo)致其互作蛋白的泛素化降解，繼而調(diào)控一系列生物學(xué)過程。cop1-21突變位于COP1的最后一個(gè)WD40結(jié)構(gòu)域內(nèi)，與目前常用的缺少整個(gè)WD40結(jié)構(gòu)域的cop1-4和在WD40結(jié)構(gòu)域之前發(fā)生同框插入突變的cop1-6不同，cop1-21突變體無明顯發(fā)育缺陷，從而為進(jìn)一步深入解析COP1功能提供了重要遺傳資源。 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為題，在線發(fā)表于Plant Cell上。審稿人認(rèn)為“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……”。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所于冬梅博士開展了大部分遺傳學(xué)和部分生化實(shí)驗(yàn)，為文章第一作者。董雪博士利用BSA方法發(fā)現(xiàn)了cop1-21突變并參與了部分?jǐn)?shù)據(jù)分析，蔣曉東、孫弋博、閔峙杰、張利平參與了部分遺傳學(xué)和分子實(shí)驗(yàn)，福建農(nóng)林大學(xué)鄒可參與了部分生化實(shí)驗(yàn)，為論文共同作者。福建農(nóng)林大學(xué)崔海濤教授與胡金勇研究員和董雪博士為共同通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院率先行動(dòng)計(jì)劃的支持，還部分得到了中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫和中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室植物多維成像及多樣性分析等平臺(tái)的幫助。
圖1 常用jin1-2/myc2突變體中隱藏的cop1-21導(dǎo)致擬南芥早花
圖2 cop1-21早花的分子生化機(jī)制 （責(zé)任編輯：李雪）
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