Plant Cell | 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)洪波團隊揭示多肽GAST1整合赤霉素和鈣信號調(diào)控菊花開花的新機制

菊花（

Chrysanthemum morifolium

近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)洪波教授團隊在The Plant Cell在線發(fā)表了題為The peptide CmGAST1 integrates calcium and gibberellin signaling to regulate flowering in chrysanthemum的研究論文，揭示了多肽GAST1響應(yīng)短日照通過整合內(nèi)源赤霉素和鈣信號，促進菊花幼年期向成熟期的轉(zhuǎn)變及開花的新機制。

該研究發(fā)現(xiàn)短日照通過誘導(dǎo)赤霉素途徑下游響應(yīng)基因CmGAST1的表達促進菊花的成花轉(zhuǎn)變。在此過程中，鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵因子鈣調(diào)蛋白CmCAM7與赤霉素信號關(guān)鍵抑制子CmGAI形成復(fù)合體直接抑制CmGAST1的轉(zhuǎn)錄。短日照誘導(dǎo)活性赤霉素和鈣離子在頂芽中積累，分別抑制了CmGAI和CmCAM7，從而解除復(fù)合體對CmGAST1表達的抑制。翻譯后的CmGAST1通過正反饋調(diào)節(jié)促進更多的赤霉素生物合成，并且與年齡途徑關(guān)鍵因子CmSPL9相互作用，最終通過上調(diào)CmFTL1的表達來加速葉片成熟和開花。最終構(gòu)建出以CmGAST1為核心，整合赤霉素和鈣信號并協(xié)同光周期和年齡途徑調(diào)節(jié)菊花開花的信號網(wǎng)絡(luò)。

綜上所述，短日照通過誘導(dǎo)活性赤霉素和鈣離子水平的積累，緩解了CmCAM7-GAI復(fù)合體對CmGAST1的抑制作用，能夠加速菊花幼年期向成年期的轉(zhuǎn)變，從而使得菊花結(jié)束營養(yǎng)生長期進入成花轉(zhuǎn)化階段。研究結(jié)果為解決菊花周年供應(yīng)生產(chǎn)中因人工光周期調(diào)控產(chǎn)生的能源消耗高、品質(zhì)控制難等問題提供理論依據(jù)，為選育光周期不敏感新種質(zhì)奠定理論基礎(chǔ)。

圖1 CmGAST1整合赤霉素和鈣信號調(diào)控菊花開花的模式圖

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)高俊平，洪波教授團隊近年來在菊花開花機制的研究中取得了一系列研究進展，揭示了在光周期途徑中，光響應(yīng)因子CmBBX24在長日照條件對菊花開花的抑制機制（Yang et al., 2014, The plant Cell）; 年齡發(fā)育途徑中， NF-YB8作為miR156 上游調(diào)節(jié)因子通過調(diào)節(jié)SPLs進而調(diào)控菊花的成熟和開花（Wei et al., 2017, Nature Communications）；赤霉素途徑中，低溫后MAF2通過誘導(dǎo)內(nèi)源GA的合成促進夏菊的開花（Lyu et al., 2022, The Plant Journal）。CIB1-PHR2模塊響應(yīng)短日照通過調(diào)節(jié)赤霉素含量及信號感受，促進菊花幼年期向成熟期的轉(zhuǎn)變及開花（Zhao et al., 2023, Plant Physiology）。此篇論文進一步將多肽信號、鈣離子信號與光周期途徑、赤霉素途徑及年齡途徑相整合，揭示了多因子協(xié)同調(diào)控菊花開花的機制。

論文第一作者劉雯雯為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)觀賞園藝系博士生，通訊作者為洪波教授和趙鑫副教授。該研究由國家自然基金重點項目“菊花協(xié)同調(diào)節(jié)因子整合光溫與GA信號調(diào)節(jié)成花的分子機制項目，國家自然基金面上項目資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf269