2013年5月31日,，植生生態(tài)所王佳偉研究組在《Science》雜志發(fā)表題為“Molecular Basis of Age-Dependent Vernalization in Cardamine flexuosa”的研究論文,。本文揭示了多年生草本植物彎曲碎米芥（Cardamine flexuosa）成花誘導(dǎo)的分子機理。
多年生植物是指壽命超過兩年的植物,。木本植物都為多年生,，而草本植物可分為多年生、兩年生和一年生,。多年生草本植物有的是地下部分為多年生,，而地上部分每年死亡，第二年春天又從地下部分長出新枝,，開花結(jié)實,；而另一些植物則是地上和地下部分均為多年生，能多次開花,、結(jié)實,。古詩云：“年年歲歲花相似”，形象地指出了多年生植物在每年特定的時間開花,，并且可以生長多年的生活習(xí)性,。那么這些植物是如何感知四季變化，調(diào)控開花的呢,？王佳偉研究組通過對多年生草本植物彎曲碎米芥的研究,，揭開了年齡途徑和春化途徑共同參與調(diào)控開花的分子機理。
彎曲碎米薺屬于十字花科碎米薺屬,，為兩年生或多年生草本植物,。王佳偉研究組發(fā)現(xiàn)，彎曲碎米薺的成花誘導(dǎo)需要經(jīng)歷一段時間的持續(xù)低溫,，即春化作用,。有趣的是,，幼年期的彎曲碎米芥不能感受低溫，出現(xiàn)正常的春化反應(yīng),。研究表明,，彎曲碎米芥的年齡決定了春化反應(yīng)的敏感性，其成花誘導(dǎo)需要同時解除兩個抑制因子,，即FLC和TOE1,。FLC是春化途徑的關(guān)鍵調(diào)控因子，持續(xù)的低溫可以降低FLC的表達(dá),；TOE1的表達(dá)則受到年齡途徑關(guān)鍵因子miR156的調(diào)節(jié),。
在幼年期，miR156高水平表達(dá),，TOE1含量較高,，抑制下游開花關(guān)鍵基因的表達(dá)，導(dǎo)致植物對春化作用不敏感,；隨著植物年齡的增長,，光合作用產(chǎn)生的糖分不斷積累，導(dǎo)致miR156含量逐漸下降,。此時TOE1的表達(dá)減弱,，年齡途徑對開花的抑制作用被解除，植物對春化作用敏感,，持續(xù)的低溫即可解除FLC的抑制作用,，誘導(dǎo)植物開花。
年齡途徑和春化途徑共同調(diào)控開花與多年生植物的生長習(xí)性密切相關(guān),。這一分子機制確保多年生草本植物可以在獲得足夠生物量后,，感受外界環(huán)境的變化，開花結(jié)果,，繁衍后代,。這一研究成果也提示，高等植物的開花多樣性可能就是由于不同植物間不同成花誘導(dǎo)途徑的貢獻差異決定的,。
此項研究得到了中組部“青年千人計劃”,、國家自然基金優(yōu)秀青年項目、973計劃,、浦江人才和依托單位的資助,。（生物谷Bioon.com）
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Science DOI: 10.1126/science.1234340
Molecular Basis of Age-Dependent Vernalization in Cardamine flexuosa
Chuan-Miao Zhou1, Tian-Qi Zhang1,2, Xi Wang3, Sha Yu1,2, Heng Lian1, Hongbo Tang1, Zheng-Yan Feng1,2, Judita Zozomova-Lihová4, Jia-Wei Wang1,3,*
Plants flower in response to many varied cues, such as temperature, photoperiod, and age. The floral transition of Cardamine flexuosa, a herbaceous biennial-to-perennial plant, requires exposure to cold temperature, a treatment known as vernalization. C. flexuosa younger than 5 weeks old are not fully responsive to cold treatment. We demonstrate that the levels of two age-regulated microRNAs, miR156 and miR172, regulate the timing of sensitivity in response to vernalization. Age and vernalization pathways coordinately regulate flowering through modulating the expression of CfSOC1, a flower-promoting MADS-box gene. The related annual Arabidopsis thaliana, which has both vernalization and age pathways, does not possess an age-dependent vernalization response. Thus, the recruitment of age cue in response to environmental signals contributes to the evolution of life cycle in plants.
