我園客座研究員孔凡江教授與黃銘坤團隊在JIPB和PBJ發(fā)表最新研究成果
（1）Journal of Integrative Plant Biology揭示擬南芥光周期敏感性調(diào)控新機制 (中科院1區(qū)，IF 9.3）
光周期敏感性作為決定植物緯度適應(yīng)性和開花時間的關(guān)鍵因子，直接影響作物的產(chǎn)量形成。然而，目前關(guān)于光周期敏感性機制在長日照植物擬南芥中的研究仍較為有限，亟待深入探討。之前的研究表明，大豆GI同源基因E2與晚期復(fù)合物 (EC) 形成反饋回路，E2與FKF1形成復(fù)合物，促進J的降解，而EC則同時抑制E2的轉(zhuǎn)錄。E2與EC之間的相互對抗和調(diào)控循環(huán)決定了大豆的光周期敏感性。上述研究揭示了EC在短日照植物光周期性開花過程中的作用，但其在長日照植物中的分子機制尚不明確。
研究表明，在短日照條件下，更多的LUX蛋白結(jié)合在GI基因的轉(zhuǎn)錄起始位點，LUX與SWI3C的相互作用增強，進一步招募更多SWI3C到GI啟動子區(qū)域。這一過程導(dǎo)致GI的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)更為緊密，同時H3K4me3修飾的沉積量減少，從而抑制了GI的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致開花延遲。相反，在長日照條件下，LUX在GI轉(zhuǎn)錄起始位點的積累量較低，LUX與SWI3C的相互作用減弱，導(dǎo)致SWI3C在GI啟動子的結(jié)合減少，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相對松散，H3K4me3的沉積量增加，從而減輕了對GI轉(zhuǎn)錄的抑制，促進了早期開花。當(dāng)LUX或SWI3C發(fā)生突變時，另一種因子無法結(jié)合到GI基因座上，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松散和H3K4me3水平升高，促進GI的表達(dá)并達(dá)到開花所需的閾值，因此這些突變體失去了光周期敏感性?？傊?，這項研究揭示了LUX-SWI3C模塊在擬南芥光周期敏感性調(diào)控中的作用，為深入理解植物如何調(diào)節(jié)光周期響應(yīng)提供了新的視角。
相關(guān)成果在Journal of Integrative Plant Biology (JIPB) 在線發(fā)表了題為"The LUX-SWI3C module regulates photoperiod sensitivity in Arabidopsis thaliana"的研究論文(DOI: https://doi.org/10.1111/jipb.13889)。該研究發(fā)現(xiàn)，LUX-SWI3C模塊通過表觀遺傳機制參與擬南芥的光周期敏感性調(diào)控?？追步淌?、黃銘坤副研究員、孫志慧博士后為論文的共同通訊作者；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所王劍豪助理研究員，廣州大學(xué)博士后劉歡、李洪及中山大學(xué)博士后王璠為論文共同第一作者。該研究得到了廣州市校 (院) 企聯(lián)合資助專題項目，“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目和國家自然科學(xué)基金等項目資助。
（2）Plant Biotechnology Journal發(fā)表大豆根瘤形成調(diào)控新機制（中科院1區(qū)，IF 11.2）
豆科植物與根瘤菌的共生固氮作用, 是生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)的重要一環(huán), 而大豆作為主要的糧食和油料作物, 其根瘤形成機制一直備受關(guān)注。研究團隊在野生型品種 XL1 (吉林小粒 1)中篩選了一個伽馬射線誘導(dǎo)的突變體, 其根瘤數(shù)量比野生型增加了約25%, 命名為inn1。通過精細(xì)的圖位克隆技術(shù), 研究人員確定了INN1基因, 它編碼的 EARLY FLOWERING 3a (ELF3a) 蛋白, 與LUX1和LUX2共同構(gòu)成了大豆的Evening Complex。進一步的功能驗證表明, 敲除INN1或降低LUX1和LUX2的表達(dá)，均能顯著增強大豆的根瘤形成。這一發(fā)現(xiàn)揭示了INN1在負(fù)調(diào)控根瘤形成中的關(guān)鍵作用。機制研究表明, INN1-LUX復(fù)合物能夠直接結(jié)合到下游促根瘤形成基因ENOD40的啟動子區(qū)域, 抑制其表達(dá), 從而調(diào)控根瘤的形成。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了我們對ELF3a/INN1功能的認(rèn)識, 還為提高大豆生物固氮能力提供了重要的理論基礎(chǔ)。該研究成果不僅為大豆的遺傳改良提供了新的靶點, 也為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新的思路。期待未來通過精準(zhǔn)調(diào)控大豆根瘤形成, 能夠進一步提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。
相關(guān)結(jié)果在Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了題為"Evening complex component ELF3 interacts with LUX proteins to repress soybean root nodulation"的研究論文(DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.70053), 孔凡江教授、劉寶輝教授、孫志慧博士后為論文通訊作者；廣州大學(xué)博士后蘇伯鴻、博士后李洪及廣州大學(xué)研究生張珂為論文共同第一作者。中國科學(xué)院植物研究所金京波研究員和中國科學(xué)院廬山植物園黃銘坤副研究員提供了重要指導(dǎo)和支持。該研究得到了生物育種-國家科技重大項目，廣東省聯(lián)合基因重點項目以及國家自然科學(xué)基金等項目資助。
我園客座研究員--孔凡江教授簡介：
孔凡江，農(nóng)學(xué)博士，國家自然科學(xué)杰出青年基金獲得者，廣州大學(xué)、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究方向是大豆分子遺傳學(xué)和分子育種。主要從事控制大豆重要農(nóng)藝性狀的基因發(fā)掘和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和大豆分子設(shè)計育種研究。1. 系統(tǒng)研究了大豆開花基因FT的功能，闡明了FT家族基因的等位變異對大豆適應(yīng)性及大豆產(chǎn)量的貢獻。2. 克隆了控制大豆適應(yīng)性和產(chǎn)量性狀的重要基因J，闡明了光周期調(diào)控大豆開花的分子機制，證明了J基因的等位變異是大豆適應(yīng)低緯度地區(qū)和提高大豆產(chǎn)量的重要機制。在Nature Genetics，Plant Physiology，Journal of Experimental Botany，Plant cell Physiology，Plant Molecular Biology等國際著名期刊發(fā)表論文四十多篇。主持國家自然科學(xué)杰出青年基金、國家重點研發(fā)計劃重點專項、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)基金面上項目、黑龍江省杰出青年基金等。
