PCE | 油茶开花调控模块CoFKF1-CoMYB4-CoFT1的作用机制

研究背景

油茶（Camellia oleifera Abel.）是我国南方重要的木本食用油料树种，其茶油富含不饱和脂肪酸和多种营养成分，具有"东方橄榄油"的美誉。油茶的开花时间直接影响果实发育和产量，过早或过晚开花均会导致生长失衡或减产。尽管在一年生模式植物（如拟南芥）中已发现光周期、春化作用等六大开花调控通路，但多年生木本植物的开花机制研究仍存在明显不足，特别是油茶这类具有长童期特性的物种。此前研究虽发现光周期显著影响油茶开花时间，且鉴定到开花关键基因CoFT1，但其具体调控网络尚未阐明。此研究通过时间序列转录组分析，聚焦油茶花芽分化至盛花期的动态基因表达，旨在揭示油茶开花的分子调控机制。

研究结果

关键调控基因CoFKF1的功能验证

该研究通过六个发育阶段的花芽转录组分析，发现FKF1同源基因CoFKF1在开花过程中呈现核心调控作用。序列分析显示CoFKF1蛋白包含LOV结构域、F-box结构域和Kelch重复序列，与拟南芥FKF1具有高度同源性。亚细胞定位证实其定位于细胞核，且在花器官中表达量最高。功能验证表明，过表达CoFKF1的拟南芥出现显著早花表型，开花时间较野生型提前6.47天，莲座叶数减少31%。值得注意的是，CoFKF1能完全挽救拟南芥fkf1突变体的晚花缺陷，证实其在进化中的功能保守性。

蓝光依赖的蛋白互作网络解析

研究通过酵母双杂交筛选发现转录因子CoMYB4与CoFKF1存在相互作用。系列实验（双分子荧光互补、免疫共沉淀等）证实两者在蓝光条件下特异性结合，且互作依赖CoFKF1的Kelch结构域和CoMYB4的LEC结构域。进一步发现CoFKF1通过26S蛋白酶体途径促进CoMYB4的泛素化降解，在蓝光处理下，CoMYB4蛋白稳定性显著降低，降解速率提高55.94%。这种光依赖的蛋白调控机制为解析环境信号整合提供了新视角。

CoMYB4对下游基因的转录抑制效应

研究通过酵母单杂交和双荧光素酶报告系统，证实CoMYB4可直接结合开花关键基因CoFT1的启动子区域并抑制其活性。过表达CoMYB4的拟南芥呈现晚花表型，开花延迟8.19天，莲座叶数增加51%。这种抑制作用可被CoFKF1有效逆转，当共表达CoFKF1时，CoFT1启动子活性恢复至基础水平的82%。遗传互补实验进一步验证，CoFKF1过表达能部分挽救CoMYB4过表达引起的晚花表型，证明二者在遗传层级上存在上下游调控关系。

核心调控模块的生物学意义

该研究首次构建了CoFKF1-CoMYB4-CoFT1三级调控模块：蓝光信号通过CoFKF1感知，介导CoMYB4蛋白的泛素化降解，解除其对CoFT1的转录抑制，从而激活开花通路。这一机制不仅解释了油茶光周期调控开花的分子基础，更为多年生木本植物的开花调控提供了普适性模型。研究还发现油茶花芽发育过程中可溶性蛋白和糖含量呈现规律性波动，暗示营养物质代谢与开花信号存在协同调控，为后续研究开辟了新方向。

研究价值与展望

此研究通过多组学整合分析，系统揭示了油茶开花调控的核心分子模块，为定向育种提供了关键靶点。发现的CoFKF1-CoMYB4-CoFT1调控轴具有重要应用潜力：通过基因编辑技术调控该通路，可实现油茶开花时间的精准控制，避免异常气候导致的产量损失。此外，研究建立的蓝光依赖蛋白降解机制为其他光周期敏感作物的遗传改良提供了理论框架。未来研究可进一步解析该模块与已知开花通路（如赤霉素途径）的交叉调控，以及在不同生态型油茶中的自然变异，为分子设计育种奠定基础。

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