撰文 | 朱杨
2021年1月15日，宾夕法尼亚大学朱杨博士 （现任浙江大学百人研究员） 和Doris Wagner教授课题组在Journal of Experimental Botany的Flowering Newsletter Reviews专题上发表了题为Molecular regulation of plant developmental transitions and plant architecture via PEPB family proteins – an update on mechanism of action的综述。促成此文有三个因素：第一，去年年初我们收到邀请；第二，因为疫情能去实验室的时间受限；第三，成花素发现100周年。
根据上个世纪初的文献记载，植物学家们已经发现，因季节改变而变化的昼夜长短能够影响植物生育期长短，即光周期现象。营养和生殖生长是植物发育的两个重要阶段，对生物质积累，植株形态，果实品质和产量都有显著影响。经过几代科学家的努力，成花素基因FLOWERING LOCUS T (FT) 是目前公认的感知光周期的关键基因，也是决定是否进入生殖生长的重要遗传因子。FT蛋白属于人体中也存在的磷脂酰乙醇胺结合蛋白 (Phosphatidyl Ethanolamine-Binding Protein, PEBP) 家族，在开花植物中广泛存在，氨基酸序列保守。近20年，科学研究不断取得突破，发现FT在其他重要发育阶段也有举足轻重的功能，如花序结构、腋芽休眠和块茎形成等。
PEBP基因家族中成员数量不多，但是功能十分重要，按照功能上分有FT 、TERMINAL FLOWER 1 (TFL1) 和MOTHER OF FT AND TFL1 (MFT) 三个分支。其中TFL1跟FT功能相反，主要在营养型分生组织中存在，因此如何平衡TFL1和FT的功能对植物向营养还是生殖发育起到不可逆的影响。MFT表达特异性很强，主要在种子和根部，因此对种子发育和休眠有关键作用。
本文以近三年研究PEBP基因家族功能的文章为重点，梳理了其在模式植物和经济作物中新突破的分子调控机制，展望了相关农业应用前景，并提出了领域内和交叉领域中未来的重要研究方向。由于综述里信息量庞大，下面用图说话，把重点简单罗列一下。
TFL1和FT的拮抗分子机制，不仅与地上部分花序形成有关，而且对马铃薯地下块茎发育有直接影响。通过大规模的测序和已知重要下游基因功能分析，发现TFL1和FT共享多条激素通路中的重要靶标基因。蛋白量FT>> TFL1时，顶端分生组织变成顶生花结构，马铃薯块茎化迅速。TFL1>> FT时，植物趋向于营养生长。当FT和TFL1达到内在平衡时，营养和生殖生长处于相对优化状态。
PEBP基因家族在不同植物中的新发现。（A）腋芽休眠与生长的分子机制是FT和TFL1拮抗作用的又一体现。拟南芥中FT和转录因子FD复合体，响应诱导性光周期，克服了TFL1-FD对分支生长的抑制，通过上调SMXL基因实现腋芽生长。与FT2-FDL1相反，低温和短日照通过TFL1抑制杨树AP1 / FUL / CAL同源基因LAP1促进叶芽休眠。（B）马铃薯叶片中合成的FT同源物StSP6A促进糖转运，帮助块茎形成。（C）TFL1和MFT影响种子发育和萌发过程与脱落酸途径中ABI5密切相关。
朱杨课题组目前以十字花科作物油菜和模式植物拟南芥为对象，通过多种生物学方法研究与油菜重要农艺性状相关的基因功能，未来实现精准育种。欢迎同学们报考研究生，也欢迎同行们交流合作！
https://person.zju.edu.cn/zhuyang2020
https://doi.org/10.1093/jxb/eraa598
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