陕西
菊花（
Chrysanthemum morifolium）是中国传统名花，于公元8世纪始从中国传播到世界各地，目前已经成为全球主要的花卉作物。菊花含有丰富的类黄酮等次生代谢物质，除观赏外还可兼做茶饮和药用，具有较高的观赏价值和经济价值。菊花的开花菊花的开花受外界环境施加的光周期和内源赤霉素水平的控制，然而其它信号分子如多肽或离子参与短日照或内源赤霉素调控开花的分子机制在很大程度上是未知的。
近日，中国农业大学洪波教授团队在The Plant Cell在线发表了题为The peptide CmGAST1 integrates calcium and gibberellin signaling to regulate flowering in chrysanthemum的研究论文，揭示了多肽GAST1响应短日照通过整合内源赤霉素和钙信号，促进菊花幼年期向成熟期的转变及开花的新机制。
该研究发现短日照通过诱导赤霉素途径下游响应基因CmGAST1的表达促进菊花的成花转变。在此过程中，钙信号转导关键因子钙调蛋白CmCAM7与赤霉素信号关键抑制子CmGAI形成复合体直接抑制CmGAST1的转录。短日照诱导活性赤霉素和钙离子在顶芽中积累，分别抑制了CmGAI和CmCAM7，从而解除复合体对CmGAST1表达的抑制。翻译后的CmGAST1通过正反馈调节促进更多的赤霉素生物合成，并且与年龄途径关键因子CmSPL9相互作用，最终通过上调CmFTL1的表达来加速叶片成熟和开花。最终构建出以CmGAST1为核心，整合赤霉素和钙信号并协同光周期和年龄途径调节菊花开花的信号网络。
综上所述，短日照通过诱导活性赤霉素和钙离子水平的积累，缓解了CmCAM7-GAI复合体对CmGAST1的抑制作用，能够加速菊花幼年期向成年期的转变，从而使得菊花结束营养生长期进入成花转化阶段。研究结果为解决菊花周年供应生产中因人工光周期调控产生的能源消耗高、品质控制难等问题提供理论依据，为选育光周期不敏感新种质奠定理论基础。
图1 CmGAST1整合赤霉素和钙信号调控菊花开花的模式图
中国农业大学高俊平，洪波教授团队近年来在菊花开花机制的研究中取得了一系列研究进展，揭示了在光周期途径中，光响应因子CmBBX24在长日照条件对菊花开花的抑制机制（Yang et al., 2014, The plant Cell）; 年龄发育途径中， NF-YB8作为miR156 上游调节因子通过调节SPLs进而调控菊花的成熟和开花（Wei et al., 2017, Nature Communications）；赤霉素途径中，低温后MAF2通过诱导内源GA的合成促进夏菊的开花（Lyu et al., 2022, The Plant Journal）。CIB1-PHR2模块响应短日照通过调节赤霉素含量及信号感受，促进菊花幼年期向成熟期的转变及开花（Zhao et al., 2023, Plant Physiology）。此篇论文进一步将多肽信号、钙离子信号与光周期途径、赤霉素途径及年龄途径相整合，揭示了多因子协同调控菊花开花的机制。
论文第一作者刘雯雯为中国农业大学观赏园艺系博士生，通讯作者为洪波教授和赵鑫副教授。该研究由国家自然基金重点项目“菊花协同调节因子整合光温与GA信号调节成花的分子机制项目，国家自然基金面上项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koaf269
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