拟南芥未知基因B1L调控植物开花时间与抵御低温胁迫的机理研究

Low temperature is one of the most important ecological factors affecting plant growth, and also, the hotspot of ecological research. Plants can sense low-temperature, transduce the signal in the cell, by netting regulating other pathway, the signal can finally regulate the progress of flowering. This process has been reported been regulated not just by flowering regulators, but also low-temperature response genes. However, the regulating network among these related factors is still poorly understood, as the ecological meaning of plants delaying flower. By studying the molecular mechanism of how B1L regulating plants flowering and responding to low temperature, we are looking for to get a better understanding of genes involved in both flowering and low temperature response. By conducting research in multiple biological fields, including physiological ecology, molecular biology, bioinformatics, and genetics, we are looking forward to clarify how B1L impact signal of flowering to understand how low temperature effecting flowering. This research will provide important theoretical foundation about improving crop fields by changing generation times, supply scientific guidance of ecological environment development, and also has important reference functions for other DUF793 family members.

低温是影响植物生长最主要的生态因子之一，也是生态学研究的热点。低温胁迫下，植物感受低温信号并调控开花的进程，这一过程既受开花相关的基因的调控，又与多种响应低温胁迫的基因相关，但开花相关基因和低温胁迫相关基因之间的调控关系、低温胁迫下植物开花时间改变的生态学意义尚不清楚。本项目拟采用生理生态、分子生物学、生物信息学及遗传分析等研究方法，以B1L为代表，对同时影响植物低温耐受性与开花时间的基因功能、表达调控的交叉途径、对植物开花时间及低温耐受性的影响进行系统研究，以期阐明同时参与开花和低温响应过程的一类基因在抵御低温胁迫与开花过程中的作用，探寻参与早期开花调控的信号转导过程的遗传分子，揭示低温影响植物开花进程的机理，探讨植物通过调整开花时间来抵御低温胁迫的应对策略。本项目将为通过改变传代时间而提高作物产量提供重要的理论依据，也为生态环境建设提供科学的指导。

低温是影响植物生长最主要的非生物胁迫因子之一。低温胁迫下，植物感受低温信号并调控开花的进程中受到大量基因的调控，但开花相关基因和低温胁迫相关基因之间的调控关系、从感知低温到调控开花的信号传导途径尚不清楚。本项目集生理生态、分子生物学、生物信息学及遗传学分析方法于一体，对以B1L为代表的同时影响植物低温耐受性与开花时间的基因功能、表达调控的交叉途径、以及对植物开花时间和低温耐受性的影响进行了系统研究。研究发现：长时间的低温处理能提前拟南芥的开花时间，使部分开花相关基因的表达量增加；CBF信号通路不仅调控植物的低温耐受性，还在短期低温处理延迟开花的过程中发挥重要的作用；B1L基因既参与拟南芥开花的调控又参与了拟南芥对低温胁迫的响应；B1L通过CBF途径正向调控拟南芥低温耐受性，一方面B1L通过与14-3-3λ的相互作用抑制了CBF的降解，另一方面通过与HOS1的相互作用正向调控CBF基因的转录表达；B1L通过促进FLC基因的表达抑制开花决定基因FT及SOC1的表达，进而抑制了植物的开花发育。B1L对拟南芥开花时间的调控一方面与14-3-3λ及FT有关，另一方面与B1L从根到茎之间的长距离信号转导相关；B1L还参与了拟南芥种子的萌发，侧根的发育，气孔的开张，和非生物胁迫（如低温胁迫和盐胁迫）耐受性等众多生物学过程。本项目对B1L分子功能的探究，为DUF793家族其他成员的研究提供了重要参考；为CBF途径增添了新的成员，加深了对CBF蛋白精细调控的理解；同时也为阐述植物协调低温应答和生长发育的平衡提供了理论依据，为生态环境建设提供科学指导。