南京农业大学园艺学院博士生以第一作者身份在一区Top期刊（IF5y=7.1）上发表研究成果

“飒飒西风满院栽，蕊寒香冷蝶难来”。菊花（Chrysanthemum morifolium）是世界重要盆栽、切花和地被花卉，具有很高的观赏和经济价值，在花卉产业中具有重要的地位。菊花多为短日照品种，于秋季开放。夏菊属于光周期不敏感类型，在长短日照下均可开花，但目前品种较少，开花机理也不清楚。团队前期发现CmFTL1是夏菊‘优香’在长日照条件下的开花素，且被B-box蛋白CmBBX8直接转录调控（Plant Biotechnology Journal 2020）；CmBBX8同一亚家族成员CmBBX7在调控夏菊开花中也发挥了重要作用，和CmBBX8协同促进CmFTL1的表达，在加速开花过程中起着“涡轮增压”的作用（Molecular Horticulture 2023）。夏菊为了防止过早开花，保证正常营养生，CmRCD1、CmERF3及CmBBX5分别通过抑制CmBBX8的转录活性和（或）其结合CmFTL1的启动子能力抑制开花（Horticulture Research 2021；Plant Cell and Environment 2023，2024）。因此，夏菊‘优香’设置了多种开花‘刹车’方式，以防止在不成熟时过早开花导致的品质不良。

但夏菊如何在表观水平响应连续诱导光周期，调控开花呢？近期，南京农业大学园艺学院菊花遗传育种与种质创新团队在国际知名期刊Plant Journal发表了题为“The B-box protein CmBBX8 recruits chromatin modifiers CmFDM2/CmSWI3B to induce flowering in summer chrysanthemum” 的论文，揭示了CmBBX8、SGS3-like家族成员CmFDM2（Factor of DNA methylation 2-like）和染色质重塑因子SWI/SNF家族的一个亚基CmSWI3B两两互作，通过响应光周期降低CmFTL1染色质上组蛋白H3K27me3水平，促进菊花开花。

首先以CmBBX8超表达植株为实验材料，通过IP-MS分析筛选出可能与CmBBX8互作的表观修饰因子CmFDM2，然后通过体内体外试验验证CmBBX8与CmFDM2互作。为了明确CmFDM2基因的功能，创制超表达和人工干扰转基因菊花株系。相比较野生型，超表达株系提前开花8-14 d，人工miRNA干扰株系延迟开花8-17 d（图1A-E）。通过酵母单杂交实验发现CmFDM2能结合在CmFTL1启动子上，烟草和菊花原生质体Dual-LUC试验表明CmFDM2会促进CmFTL1的表达。进一步在体内体外验证CmFDM2会与染色质重塑因子CmSWI3B互作，CmSWI3B 与CmBBX8互作。为了明确CmSWI3B基因的功能，创制人工干扰菊花株系。相比较野生型，人工miRNA干扰株系延迟开花19-25 d（图1F-I）。

图1 CmFDM2（Factor of DNA methylation 2-like）和染色质重塑因子SWI/SNF家族的一个亚基CmSWI3B促进菊花开花

通过RT-qPCR发现，CmBBX8、CmFDM2、CmSWI3B和CmFTL1表达水平在菊花光周期连续诱导生长发育的4个阶段：S1（5叶）、S2（10叶）、S3（16叶）和S4（22叶，有肉眼可见小蕾），分别呈现持续增加的趋势（图2A）。另外，将CmFTL1染色质分为4个区段，通过ChIP-qPCR发现，在CmBBX8、CmFDM2、CmSWI3B干扰株系中，H3K27me3富集水平比野生型显著增加，而且从S2（营养生长期）向S3（生殖生长期）时期转变的过程中，H3K27me3富集水平显著降低（图2B，C）。综上，CmBBX8通过招募CmFDM2/CmSWI3B来降低CmFTL1染色质上H3K27me3的富集水平，从而促进菊花开花，完成成花转变。

图2 光周期连续诱导下CmBBX8/ CmFDM2/CmSWI3B/CmFTL1表达水平及CmFTL1染色质上H3K27me3富集水平变化

园艺学院已毕业博士生王琦为论文第一作者，蒋甲福教授为该论文的通讯作者，周李杰讲师、王利凯教授、陈素梅教授和陈发棣教授参与了此项工作的研究。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本研究基金和江苏省高等学校优势学科项目资助。

文章链接：

http://doi.org/10.1111/tpj.17182

来源：南京农业大学