Plant Physiol. | 南京农业大学王长泉团队在月季光应答研究中取得重要进展

责编 | 王一

月季作为世界“四大切花”之首，具有极高的商业价值和独特的文化内涵。目前，我国切花月季种植面积已经超过40万亩，年产值突破200亿元。切花月季生产主要是在温室中进行，由于薄膜、玻璃等覆盖材料的阻挡，光照不足是普遍存在的问题，尤其是在冬春和阴雨季节，严重影响切花月季的产量和品质。所以，人工补光是设施月季种植的关键技术之一。补光成本依据地区、光源和设施条件不同大约占生产成本的10-30%，已经成为制约我国月季产业提质增效的瓶颈问题之一。因此，研究月季光响应规律具有现实的生产需求和理论价值。

南京农业大学王长泉教授团队前期研究发现，月季是日中性植物，在光强满足的条件下开花时间对光周期相对不敏感。RcCO长日照条件下高表达并对月季开花发挥了主导作用，RcCOL4则在短日照下高表达并发挥开花调控功能，且RcCOL4位于RcCO的上游。RcCOL4通过与RcCO蛋白互作促进RcCO与RcFT启动子上CORE元件的绑定，进而促进RcFT在短日照下表达，使得月季在短日照条件下也能开花，表现出光周期不敏感性 （如图1所示） 【1】 。该研究成果Alternative expressions of RcCOL4 in short day and RcCO in long day facilitate day-neutral response in Rosa chinensis发表在国际学术期刊Journal of Experimental Botany，法国农科院的Béatrice Denoyes教授对该成果进行了评述。

图1 RcCOL4和RcCO协同调控月季光周期响应的作用机制 【1】

和光周期响应不同，月季对光强的应答却很敏感。最近王教授团队在Plant Physiology发文Phytochrome-interacting factors interact with transcription factor CONSTANS to suppress flowering in rose显示，当光周期条件一致 （16h光照/8h黑暗） 时无论有没有远红光 （EOD-FR） 补充，弱光 （92 μmol·m - 2· s -1 ） 下生长的月季比强光 （278μmol·m-2·s-1） 下开花时间延迟2周以上，株高和节间都明显降低。在弱光条件下，RcPIF1、RcPIF3、RcPIF4在蛋白水平和转录水平都出现明显积累，干扰RcPIFs基因后月季花期和株高得到不同程度的恢复。这几个RcPIFs既能两两进行蛋白互作，同时都能与RcCO互作，CoIP证明四者形成复合体，光照强度通过改变复合体的稳定性调控RcFT的转录水平和开花 （图3） 【2】 。可见，RcPIFs在月季光强应答中扮演了关键角色， RcCO发挥了重要的调节作用。所以，要实现月季的精准补光不仅要选择最佳的光照长度，还要统筹考虑光强和光质的综合作用。

图3 RcPIFs和RcCO协同调控月季光强应答的作用机制 【2】

王长泉教授团队主要从事花卉发育生物学，以蔷薇属植物为主要对象，综合运用传统分离群体和QTL定位、现代分子生物学及多组学技术，发掘控制月季/玫瑰/蔷薇成花以及花器官发育的关键基因及调控网路，重点从光信号响应、低温春化和激素途径三个维度解析月季多次开花的分子机制，积累扎实的研究基础，发表多篇研究论文 【1-7】 ，得到了国家自然科学基金、新疆联合基金和国家重点研发计划的资助。

王长泉教授实验室计划招聘2-3名博士后，具体招聘条件和待遇参见 http://www.njau.edu.cn/2020/1010/c576a109886/page.htm 。有兴趣者可以直接联系王教授18651852517详谈，对于特别优秀者，在学校提供的待遇基础上，实验室将给予额外追加资助，欢迎有志之士加盟！

参考文献

[1] Jun Lu, Jingjing Sun, Anqi Jiang, Mengjuan Bai, Chunguo Fan, Jinyi Liu, Guogui Ning, Changquan Wang*. 2020. Alternate expressions of CONSTANS-LIKE 4 in short days and CONSTANS in long days facilitate day-neutral response in Rosa chinensis. Journal of Experimental Botany, 71: 4057-4068.

[2] Jingjing Sun, Jun Lu, Mengjuan Bai, Yeqing Chen, Weinan Wang, Chunguo Fan, Jinyi Liu, Guogui Ning, Changquan Wang*. 2021. Phytochrome-interacting factors interact with transcription factor CONSTANS to suppress flowering in rose. Plant Physiology (online preview).

[3] Mengjuan Bai, Jinyi Liu, Chunguo Fan, Yeqing Chen, Hui Chen, Jun Lu, Jingjing Sun, Guogui Nin, Changquan Wang*. 2021. KSN heterozygosity is associated with continuous flowering of Rosa rugosa Purple branch. Horticulture Research, 8: 26.

[4] Jinyi Liu, Min Ren, Hui Chen, Silin Wu, Huijun Yan, Abdul Jalal, Changquan Wang*. 2020. Evolution of SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP) genes in Rosaceae: Implications of lineage-specific gene duplication events and function diversifications with respect to their roles in processes other than bud dormancy. The Plant Genome, 13: e20053.

[5] Yuwei Dong, Jun Lu, Jinyi Liu, Abdul Jalal, Changquan Wang*. 2020. Genome‑wide identification and functional analysis of JmjC domain‑containing genes in flower development of Rosa chinensis. Plant Molecular Biology, 102: 417-430.

[6] Mengjuan Bai, Jingjing Sun, Jinyi Liu, Haoran Ren, Kang Wang, Yanling Wang, Changquan Wang*, Katayoon Dehesh*. 2019. The B-box protein BBX19 suppresses seed germination via induction of ABI5. The Plant Journal, 99: 1192–1202.

[7] Jinyi Liu, Xiaodong Fu, Yuwei Dong, Jun Lu, Min Ren, Ningning Zhou, Changquan Wang*. 2018. MIKCC-type MADS-box genes in Rosa chinensis: the remarkable expansion of ABCDE model genes and their roles in floral organogenesis. Horticulture Research, 5: 25.