研究揭示藍光和環境溫度如何調節開花時間

　　11月18日，《自然-通訊》（Nature Communications）在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心劉宏濤研究組撰寫的題為CRY2 interacts with CIS1 to regulate thermosensory flowering via FLM alternative splicing的研究論文。該研究揭示了藍光和環境溫度通過CRY2-CIS1-FLM信號通路調節開花時間，同時，該全新開花調控信號通路將開花時間與光照和環境溫度聯系起來。

　　光周期和溫度是與植物繁殖時間密切相關的季節性信號。藍光受體隱花素CRYs介導光周期調控開花時間，但目前尚不清楚CRYs是否以及如何參與溫度調控開花。以往研究認為，CRY2主要參與光周期調控開花，只在長日照條件下調控開花時間，而短日照無功能。研究發現，CRY2在較低的環境溫度（16°C）、短日照條件下也調節開花，說明CRY2不僅介導光周期調控開花時間，而且介導環境溫度調節開花。

　　該研究發現CRY2能直接結合一個功能未見報道的RNA結合蛋白，并將其命名為CIS1（CRY2 interacting splicing factor 1）。CRYs通過調節多種轉錄因子的活性來調節轉錄，但它們是否以及如何影響mRNA加工未見報道。選擇性剪接是一個關鍵的轉錄后事件，在不增加基因數量的情況下調節轉錄物豐度并擴大轉錄組多樣性。CIS1和CRY2以藍光依賴的方式相互作用，且CIS1在擬南芥的溫度調控開花中發揮關鍵作用，而CIS1促進開花的功能完全依賴CRY2。藍光和CRY2能夠調節RNA選擇性剪接，從而影響基因表達和植物發育。藍光和CRY可以通過調控CIS1而調控大量基因的RNA選擇性剪接，包括在溫度調控開花中具有重要功能的FLM。FLM前體mRNA隨著環境溫度的變化而發生選擇性剪接變化。FLM β剪接形式在低溫下積累從而抑制開花。CIS1與FLM前體mRNA結合以調節其選擇性剪接，而CRY2調節CIS1的RNA結合活性。因此，藍光通過CRY2-CIS1-FLM信號通路調節溫度調控的開花，且該信號通路將開花反應與光照和環境溫度聯系起來。

　　CIS1和隱花素CRYs一樣，也在進化中保守。動物和人中均有CIS1同源蛋白。該研究進一步發現人的CIS1同源蛋白可直接結合人CRY蛋白，表明CRY通過結合RNA結合蛋白調控基因可變剪接這一新調控機制或在進化中保守存在。

　　研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市科學技術委員會和中科院等的支持。