New Phytologist：FLC同源基因调控油菜开花习性的机制研究学术资讯

来源：植物科学最前沿

FLOWERING LOCUS C (FLC)基因是在拟南芥中被深入研究的调控开花的MADS-box转录抑制子，在春化过程中，FLC的表达量逐渐降低（转录抑制和表观沉默），解除了对下游开花基因FT和SOC1的抑制作用，从而促进了拟南芥开花。油菜的种植范围广，为了更好地适应环境，油菜的开花习性也具有多样性。根据开花是否需要春化作用，可以将甘蓝型油菜Brassica napus分为春性、半冬性和冬性三种类型。然而，甘蓝型油菜是四倍体，随着进化过程中全基因组复制事件的发生，基因组中包含9个FLC同源基因，到底是哪个基因起主导作用，导致了三种开花习性不同的油菜的分化？

目前关于多倍体中同源基因的功能研究认为它们之前存在“剂量效应”和“补偿效应”，即多个同源基因的表达量具有累加效应，而且某个基因的功能缺失可以被其它同源基因的表达所补偿。正因为如此，多倍体中的同源基因的选择压力会减小，进而导致不同同源基因成员间发生亚功能化、新功能化的分化。同时，这也是多倍体环境适应性增强的体现。

近日，来自英国John Innes Centre和Aberystwyth University的科学家在New phytologist杂志上发表了题为“Total FLC transcript dynamics from divergent paralogue expression explains flowering diversity in Brassica napus”的研究论文，对不同类型的甘蓝型油菜中的FLC基因家族进行了系统的分析，提出了不同FLC同源基因的总表达量的动态变化才是决定甘蓝型油菜开花习性的关键因素的观点，而且不同FLC成员间存在复杂精细的动态表达变化，增强了油菜对不同环境的适应性。

研究者首先对六种不同类型的甘蓝型油菜（两种春性Stellar、Westar，一种半冬性中双11，两种冬性Tapidor_JIC、Express-617和西伯利亚品种Ragged Jack）进行了春化过程中FLC家族基因表达变化的监测，结果发现总FLC的表达水平和油菜对春化需求的不同生态型是相互对应的（图一）。

图一春化过程中FLC基因的表达变化和不同生态型具有对应关系

接着，研究者对这六个品种中的9个FLC基因逐个研究，发现引起上述对应关系的原因既有同一品种中不同FLC同源基因的表达量差异，也有不同品种相同位点FLC基因在春化过程中表达量的动态差异（图二）。其次，研究者对同是冬性油菜的不同品系中的FLC同源基因表达进行了系统分析，发现根据不同FLC同源基因的表达累计模式，可以将冬性油菜分为A、B、C三个类型：A和C类型的总FLC表达水平都较高，但A类型中快速衰退基因BnaFLC.A03表达量很高；B类型的总FLC表达水平虽然低，但不同FLC成员的表达水平相对均匀稳定，因此作者提出除了总FLC的表达水平外，不同FLC成员的累计模式也是决定开花习性的重要因素。文章最后对甘蓝型油菜中的9个FLC基因和对春化的响应进了进化关系模式的构建（图三）。