分枝是植物適應(yīng)環(huán)境的一種形態(tài)策略，分枝模式也與作物產(chǎn)量息息相關(guān)。植物側(cè)枝的發(fā)育受內(nèi)源激素與外源環(huán)境信號(hào)共同調(diào)控，以往關(guān)于植物分枝分子機(jī)制的研究通常是基于擬南芥、豌豆、玉米及水稻等一年生植物，而目前對(duì)于多年生植物分枝的調(diào)控機(jī)制仍知之甚少。

由于溫度和日照時(shí)間在年際間有顯著的季節(jié)變化，多年生植物需要在不同的季節(jié)采取相應(yīng)的側(cè)枝生長(zhǎng)策略，來(lái)適應(yīng)四季環(huán)境變化。2020年5月11日，PNAS雜志在線發(fā)表了來(lái)自瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)院Rishikesh P.Bhalerao課題組題為“A genetic framework for regulation and seasonal adaptation of shoot architecture in hybrid aspen”的研究論文。

該研究以雜交山楊（Populus tremula×tremuloides）為研究對(duì)象，表明開(kāi)花調(diào)控因子TFL1和AP1的同源蛋白在調(diào)控側(cè)芽萌發(fā)的過(guò)程中功能拮抗，AP1的同源蛋白LAP1在春夏季促進(jìn)側(cè)枝發(fā)育，而入秋后的短日照和低溫環(huán)境激活TFL1基因的表達(dá)，抑制LAP1功能從而阻止繼續(xù)分枝。

本研究首先對(duì)雜交山楊做打頂處理，并檢測(cè)了打頂前后的側(cè)芽生長(zhǎng)過(guò)程中的基因表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖調(diào)控因子AINTEGUMENTA-LIKE1（AIL1）基因和參與細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的HISTIDINE PHOSPHOTRANSMITTER 4（AHP4）在此過(guò)程中表達(dá)上調(diào)，而具有抑制分枝功能的轉(zhuǎn)錄因子BRANCHED1（BRC1）及開(kāi)花調(diào)控因子TERMINAL FLOWER1（TFL1）基因在側(cè)芽萌發(fā)時(shí)表達(dá)下調(diào)。利用RNAi對(duì)TFL1敲低后導(dǎo)致山楊產(chǎn)生了更多的側(cè)枝，而TFL1過(guò)表達(dá)植株打頂后側(cè)芽的萌發(fā)率則顯著降低，表明TFL1參與抑制山楊側(cè)芽發(fā)育。

TFL1-RNAi植株中開(kāi)花調(diào)控因子APETALA1（AP1）的同源基因LIKE APETALA1 （LAP1）的表達(dá)水平上調(diào)。LAP1過(guò)表達(dá)（LAP1oe）顯著促進(jìn)山楊側(cè)枝的發(fā)育，而LAP1的缺失突變可以完全互補(bǔ)TFL1-RNAi植株側(cè)枝過(guò)度生長(zhǎng)的表型，說(shuō)明LAP1基因位于TFL1的下游，TFL1通過(guò)抑制LAP1的表達(dá)水平來(lái)限制側(cè)枝發(fā)育。

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