探索发现 · 学术讲座

一年生和多年生植物季节性开花的分子机制
Mechanisms conferring seasonal flowering responses in annual and perennial plants — 大师讲坛第136期

【报告人简介】

George Coupland教授在英国爱丁堡大学获得分子生物学博士学位,曾任职于剑桥大学、约翰英纳斯中心(John Innes Centre),目前是马克斯-普朗克研究所植物育种研究所所长。George领导的研究团队在植物生殖发育,特别是植物响应光、温变化、调控开花,以及一年生和多年生植物开花分子机制方向开展了系统的研究;原创性的揭示了植物成花素分子即为FT蛋白,以及年龄途径miR156-SPL15调控植物成花的作用网络。论文多次在Nature、Science、 Cell等期刊发表,论文总引用次数起过3万次。George Coupland教授目前是德国科学院院士、美国科学院外籍院士、欧盟院士、英国皇家学会院士、比利时皇家学会院士。

1995年-2006年,George Coupland教授证明了锌指转录因子CONSTANS 基因是促进拟南芥长日照开花的关键因子,并系统研究了CONSTANS 基因的调控网络,相关研究结果发表在Cell、Nature、Science等期刊,几篇核心论文他引累积超过5000 多次;2005年-2009 年,证明FT 蛋白就是科学家一直寻找的植物成花素,并对该蛋白的运输机制进行了深入的研究,相关研究论文发表在Science等期刊,他引近2000次;1997年-至今,在植物开花的表观遗传调控机制上开展了深入的研究,揭示了一年生和多年生植物中可能保守存在的一条miR156-SPL-miR172-AP2 的开花表观遗传调控通路,相关研究结果发表在Science、Nature、Developmental Cell、PNAS 等期刊,论文他引次数近1000 次;1999年-至今,开展了系统的植物感应节奏变化的分子机制,对GIGANTEA 等节奏基因的功能进行了系统的研究,论文发表在Developmental Cell、Plant Cell、EMBO J 等期刊,论文他引超过1000次。

【报告内容简介】

植物开花受内在遗传因子和光照、温度等外界环境因素共同调控;不同植物拥有特异的开花策略,一年生植物在形成花芽后不久就会大量开花,而多年生植物则在时空上精细调控不同枝在不同年份开花。我们利用一年生和多年生十字花科模式植物拟南芥和弯曲碎米芥为研究材料,通过遗传学、分子生物学等方法,系统的研究植物如何感应光周期和温度变化,整合年龄和遗传调控网络,精细调节新、老分枝花芽活性,诱导植物开花的分子作用网络。我们的研究结果显示,植物开花调控网络是保守的,一年生植物和多年生植物通过不同的平行开花途径的精细调控来调节开花时间。


The reproductive strategies of plants are highly variable. Short-lived annuals flower abundantly soon after germination, whereas longer-lived perennials postpone and spatially restrict flowering. We used CRISPR/Cas9 and interspecies gene transfer to understand divergence in reproductive patterns between annual and perennial crucifers. We show that in perennial Arabis alpina, flowering in response to winter cold depends on the floral integrator SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 15 (SPL15), whose activity is limited to older shoots and branches during cold exposure. In annuals, this regulatory system is conserved, but cold-induced flowering occurs in young shoots, without requirement for SPL15, through the photoperiodic pathway when plants return to warm. By reconstructing the annual response in perennials, we conclude that characteristic patterns of reproduction in annuals and perennials are conferred through variation in dependency on distinct flowering pathways acting in parallel.


研究生院
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