拟南芥成花素FT新抑制基因的功能研究

The FLOWERING LOCUS T (FT) is both a major component of florigen and one of the main floral integrators in different pathways in Arabidopsis. There has been extensive research on the regulation of FT. Bioinformatics studies reveal that FT genomic fragment contain rich cis-regulatory elements, some of whose regulators have not been identified until now. A suppressor of FT (SOF1) was screened in our lab. SOF1 protein was demonstrated to bind to the evening element (EE) in the first intron of FT gene. SOF2 is a homolog of SOF1. Both the sof1 and sof2 single mutants and the sof1 sof2 double mutant display early flowering. The mRNA expression of SOF1 and SOF2 is circadian-regulated, and the overexpression of SOF1 inhibits the expression of FT resulting in late flowering. Based on our data, we will study the regulatory mechanism of SOF1 on FT gene and determine the biological significance of its inhibitory role on FT, using genetic, cellular, biochemical and molecular approaches. This study will enrich our understanding of the molecular network on the regulation of florigen in Arabidopsis, and also offer new insights into the appropriate regulation of the FT expression to control flowering time in agricultural practices.

FLOWERING LOCUS T（FT）是拟南芥开花各条途径的整合子之一，是成花素的重要成分；该基因的调控已有广泛的研究。生物信息学分析表明，FT基因上具有丰富的顺式调控元件，其中尚有许多顺式调控元件的调控基因未被发现。本实验室筛选到一个FT基因的新抑制子SOF1（Suppressor Of FT），它能结合到FT基因第一个内含子EE（evening element）元件上；其同源基因是SOF2。sof1和sof2单突变体以及sof1 sof2双突变体都表现为早开花；且SOF1和SOF2的表达受生物钟调节；SOF1的过表达抑制FT基因的表达而导致晚开花。在此基础上，本项目将利用遗传学、细胞生物学、生物化学和分子生物学等手段，深入研究SOF1基因对FT基因的调控机制以及SOF1对FT抑制的生物学意义。研究结果将丰富拟南芥成花素调节的分子网络，也为生产上更加合理调控FT的表达提供新思路。

植物开花是植物从营养生长向生殖生长的关键转变。FLOWERING LOCUS T（FT）是拟南芥开花各条途径的整合子之一，是成花素的重要成分；该基因的调控已有广泛的研究。生物信息学分析表明，FT基因上具有丰富的顺式调控元件，其中尚有许多顺式调控元件的调控基因未被发现。本项目筛选到一个FT基因的新抑制子SOF1（Suppressor Of FT），它能结合到FT基因第一个内含子傍晚元件EE（evening element）元件上；其同源基因是SOF2。sof1和sof2单突变体以及sof1 sof2双突变体都表现为早开花；且SOF1和SOF2的表达受生物钟调节；SOF1的过表达抑制FT基因的表达而导致晚开花。GUS染色结果表明SOF1和FT启动子表达模式具有重叠，说明SOF1可能在叶片维管组织中调控FT的表达。. 本研究通过EMSA实验发现SOF1蛋白在体外可以直接结合FT第一个内含子上的EE（evening element，AAATATCT），且在烟草萤光素酶瞬时表达系统中SOF1蛋白对FT启动子的活性也具有抑制作用。通过激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位发现SOF1是一个核蛋白。但是，ChIP-Q-PCR实验结果表明SOF1蛋白在体内并不直接结合潜在的结合位点如FT启动子上的CBS或第一个内含子上的EE，说明SOF1可能需要借助其它蛋白一起协同调控FT的表达。这为进一步发掘FT的新调控基因及研究FT基因的功能提供了依据。. 本研究构建了一系列不同长度的FT启动子，利用萤光素酶报告基因系统，在烟草中瞬时表达发现300 bp的FT启动子也能驱动LUC报告基因正常表达，但在稳定转化的植株中是否起作用仍有待于进一步研究。