我園客座研究員孔凡江教授與黃銘坤團(tuán)隊(duì)在JIPB和PBJ發(fā)表最新研究成果

（1）Journal of Integrative Plant Biology揭示擬南芥光周期敏感性調(diào)控新機(jī)制 (中科院1區(qū)，IF 9.3）

光周期敏感性作為決定植物緯度適應(yīng)性和開(kāi)花時(shí)間的關(guān)鍵因子，直接影響作物的產(chǎn)量形成。然而，目前關(guān)于光周期敏感性機(jī)制在長(zhǎng)日照植物擬南芥中的研究仍較為有限，亟待深入探討。之前的研究表明，大豆GI同源基因E2與晚期復(fù)合物 (EC) 形成反饋回路，E2與FKF1形成復(fù)合物，促進(jìn)J的降解，而EC則同時(shí)抑制E2的轉(zhuǎn)錄。E2與EC之間的相互對(duì)抗和調(diào)控循環(huán)決定了大豆的光周期敏感性。上述研究揭示了EC在短日照植物光周期性開(kāi)花過(guò)程中的作用，但其在長(zhǎng)日照植物中的分子機(jī)制尚不明確。

研究表明，在短日照條件下，更多的LUX蛋白結(jié)合在GI基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，LUX與SWI3C的相互作用增強(qiáng)，進(jìn)一步招募更多SWI3C到GI啟動(dòng)子區(qū)域。這一過(guò)程導(dǎo)致GI的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)更為緊密，同時(shí)H3K4me3修飾的沉積量減少，從而抑制了GI的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致開(kāi)花延遲。相反，在長(zhǎng)日照條件下，LUX在GI轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的積累量較低，LUX與SWI3C的相互作用減弱，導(dǎo)致SWI3C在GI啟動(dòng)子的結(jié)合減少，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，H3K4me3的沉積量增加，從而減輕了對(duì)GI轉(zhuǎn)錄的抑制，促進(jìn)了早期開(kāi)花。當(dāng)LUX或SWI3C發(fā)生突變時(shí)，另一種因子無(wú)法結(jié)合到GI基因座上，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松散和H3K4me3水平升高，促進(jìn)GI的表達(dá)并達(dá)到開(kāi)花所需的閾值，因此這些突變體失去了光周期敏感性?？傊?，這項(xiàng)研究揭示了LUX-SWI3C模塊在擬南芥光周期敏感性調(diào)控中的作用，為深入理解植物如何調(diào)節(jié)光周期響應(yīng)提供了新的視角。

相關(guān)成果在Journal of Integrative Plant Biology (JIPB) 在線(xiàn)發(fā)表了題為"The LUX-SWI3C module regulates photoperiod sensitivity in Arabidopsis thaliana"的研究論文(DOI: https://doi.org/10.1111/jipb.13889)。該研究發(fā)現(xiàn)，LUX-SWI3C模塊通過(guò)表觀遺傳機(jī)制參與擬南芥的光周期敏感性調(diào)控?？追步淌?、黃銘坤副研究員、孫志慧博士后為論文的共同通訊作者；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所王劍豪助理研究員，廣州大學(xué)博士后劉歡、李洪及中山大學(xué)博士后王璠為論文共同第一作者。該研究得到了廣州市校 (院) 企聯(lián)合資助專(zhuān)題項(xiàng)目，“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

（2）Plant Biotechnology Journal發(fā)表大豆根瘤形成調(diào)控新機(jī)制（中科院1區(qū)，IF 11.2）

豆科植物與根瘤菌的共生固氮作用, 是生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)的重要一環(huán), 而大豆作為主要的糧食和油料作物, 其根瘤形成機(jī)制一直備受關(guān)注。研究團(tuán)隊(duì)在野生型品種 XL1 (吉林小粒 1)中篩選了一個(gè)伽馬射線(xiàn)誘導(dǎo)的突變體, 其根瘤數(shù)量比野生型增加了約25%, 命名為inn1。通過(guò)精細(xì)的圖位克隆技術(shù), 研究人員確定了INN1基因, 它編碼的 EARLY FLOWERING 3a (ELF3a) 蛋白, 與LUX1和LUX2共同構(gòu)成了大豆的Evening Complex。進(jìn)一步的功能驗(yàn)證表明, 敲除INN1或降低LUX1和LUX2的表達(dá)，均能顯著增強(qiáng)大豆的根瘤形成。這一發(fā)現(xiàn)揭示了INN1在負(fù)調(diào)控根瘤形成中的關(guān)鍵作用。機(jī)制研究表明, INN1-LUX復(fù)合物能夠直接結(jié)合到下游促根瘤形成基因ENOD40的啟動(dòng)子區(qū)域, 抑制其表達(dá), 從而調(diào)控根瘤的形成。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了我們對(duì)ELF3a/INN1功能的認(rèn)識(shí), 還為提高大豆生物固氮能力提供了重要的理論基礎(chǔ)。該研究成果不僅為大豆的遺傳改良提供了新的靶點(diǎn), 也為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新的思路。期待未來(lái)通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控大豆根瘤形成, 能夠進(jìn)一步提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。

相關(guān)結(jié)果在Plant Biotechnology Journal在線(xiàn)發(fā)表了題為"Evening complex component ELF3 interacts with LUX proteins to repress soybean root nodulation"的研究論文(DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.70053), 孔凡江教授、劉寶輝教授、孫志慧博士后為論文通訊作者；廣州大學(xué)博士后蘇伯鴻、博士后李洪及廣州大學(xué)研究生張珂為論文共同第一作者。中國(guó)科學(xué)院植物研究所金京波研究員和中國(guó)科學(xué)院廬山植物園黃銘坤副研究員提供了重要指導(dǎo)和支持。該研究得到了生物育種-國(guó)家科技重大項(xiàng)目，廣東省聯(lián)合基因重點(diǎn)項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

我園客座研究員--孔凡江教授簡(jiǎn)介：

孔凡江，農(nóng)學(xué)博士，國(guó)家自然科學(xué)杰出青年基金獲得者，廣州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究方向是大豆分子遺傳學(xué)和分子育種。主要從事控制大豆重要農(nóng)藝性狀的基因發(fā)掘和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和大豆分子設(shè)計(jì)育種研究。1. 系統(tǒng)研究了大豆開(kāi)花基因FT的功能，闡明了FT家族基因的等位變異對(duì)大豆適應(yīng)性及大豆產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。2. 克隆了控制大豆適應(yīng)性和產(chǎn)量性狀的重要基因J，闡明了光周期調(diào)控大豆開(kāi)花的分子機(jī)制，證明了J基因的等位變異是大豆適應(yīng)低緯度地區(qū)和提高大豆產(chǎn)量的重要機(jī)制。在Nature Genetics，Plant Physiology，Journal of Experimental Botany，Plant cell Physiology，Plant Molecular Biology等國(guó)際著名期刊發(fā)表論文四十多篇。主持國(guó)家自然科學(xué)杰出青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、黑龍江省杰出青年基金等。