eLife：报道光周期结合赤霉素调控SAM发育的新机制学术资讯

来源：植物生物学

2020年12月15日，德国马普学者George Coupland教授等，在国际著名期刊Elife 发表题为“Regulation of shoot meristem shape by photoperiodic signaling and phytohormonesduring floral induction of Arabidopsis”的研究论文，揭示了在花期转变时，光周期开花信号以及植物激素信号参与对SAM的特性调控。

研究背景

在植物中，所有的茎组织都来源于茎尖分生组织(SAM)。SAM是由一系列位于植物顶端具有自我更新能力的细胞组成。在模式植物拟南芥中，在营养生长过程中首先形成叶原基；在花的转变过程中，叶原基转变为花序分生组织，从而启动了花原基的形成，进行花期转变。花期转变是植物繁殖的第一步，受到多种环境因素和植物发育阶段的密切调控，例如昼长或光周期等。

主要研究结果

1.首先，为了探究在花期转变过程中，茎尖分生组织(SAM)的变化。研究者通过共聚焦显微镜分析了SAM的细胞数量和细胞大小。结果显示：从短日照转变到长日照时，SAM的细胞大小和细胞数量都会增加，导致SAM的突起。进一步对开花基因相关突变ft-10 tsf-1表型观察显示，双突植物的SAM的突起明显延迟。

2.接下来，为了探究赤霉素GA对SAM处细胞分裂和细胞伸长的作用，研究者获得KNAT1::GA2ox7转基因植株（转基因特异降低SAM细胞中GA前体的水平）。表型观察显示，KNAT1::GA2ox7植株分生组织的宽度明显减小。该部分结果揭示：SAM细胞的数量和大小都增加了，该变化受到光周期开花途径和GA的调控。

3. 研究者使用VENUS报告基因，详细观察了GA合成基因GA20ox2以及GA降解基因GA2ox4的表达情况。在短日照条件下，VENUS-GA20ox2的信号表达于叶原基处；进入长日照时，其表达部位扩展到SAM；在花形成后，花序分生组织中的信号再次减少。与此相对应，VENUS-GA2ox4的信号在幼叶的叶原基表达很强；花期转变时，信号减弱；在生殖阶段的花原基中又能检测到很强的信号。GA20ox2以及GA2ox4的表达情况均呈现依赖开花时期的动态变化。

4.最后，研究者研究了光周期开花途径基因对GA20ox2和GA2ox4表达模式的影响。RT-qPCR结果显示，在svp-41，soc1-2突变体中，GA20ox2的转录水平有所提升。在sco1突变体中，也能检测到比较高的GA2ox4的转录水平。进一步，ChIP-PCR结果显示，SOC1和SVP均能结合到GA2ox4启动子的CArG-box区域。SOC1和SVP分别作为直接结合GA2ox4的负调节子和正调节子发挥作用。