前沿进展 | 种康院士团队揭示长链非编码RNA调控小麦春化作用介导小麦开花的新机制
研究背景
冬小麦开花需要长时间环境低温的诱导，该过程称之为“春化作用”。这一过程受到外部环境因子和植物内在发育状态的双重复杂精准的调控。冬小麦不同品种的春化特性与其产量直接相关。在六倍体小麦中，TaVRN1是受低温诱导、可加速开花转换的关键调控因子。然而，目前对于在春化过程中TaVRN1逐步激活的分子机制尚不清楚。
VAS作为长链非编码RNA促进冬小麦开花
A. 转基因验证VAS对冬小麦KN199的开花促进作用
B. 春化过程中VAS调控TaVRN1转录的潜在模型
中国植物学会理事长、中科院植物所种康院士研究组发现，源自小麦VRN1基因的新长链非编码RNA VAS能够招募转录复合物RF2b-RF2a，使其与TaVRN1启动子区结合，激活VRN1转录、促进开花。冬小麦春化之前，TaVRN1基因在一些蛋白质的作用下于P2和I4的位置处形成loop环结构，loop区域内包含完整的非编码RNA VAS（VRN Alternative Splicing）序列。
春化处理初期茎环结构的loop区能够转录VAS，VAS可以招募TaRF2b-TaRF2a异源二聚体。春化后期TaVRN1茎环结构打开，暴露出Sp1基序，利于TaRF2b-TaRF2a复合体结合在Sp1基序，促进TaVRN1正常转录本的产生，进而加速小麦开花转变。研究揭示了小麦春化期间的调控新机制，并为作物育种的分子设计提供了新见解。
该成果“A vernalization-induced long non-coding RNA VAS together with transcription factor TaRF2b activates TaVRN1 for flowering in hexaploid wheat”于2021年5月27日在线发表于国际学术期刊Molecular Plant。
该研究与中科院植物所张文浩研究组、中科院遗传发育所高彩霞研究组以及肖军研究组合作完成，中科院植物所已毕业博士生许淑娟为论文第一作者，种康院士为通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
种康院士主要从事植物感知温度以及开花和器官发生的分子网络研究。近年来发现小麦感知春化信号的分子网络，揭示了春化蛋白磷酸化和糖基化修饰的感知机制与开花调控模式。发现水稻低温感受器，揭示了细胞膜蛋白复合物感受低温机制与信号转导途径，证明在人工驯化中基因介导的耐寒性起源于中国野生稻的分子遗传变异模式。相关研究成果发表在Cell, Nature Plants, Developmental Cell, EMBO Journal等国际权威杂志上。
（文章来源：中国科学院植物研究所）