中国农科院水稻研究刊登国际主流期刊

　　

生物通报道：水稻是一种兼性短日植物（SDP），开花时间的调控途径在拟南芥和水稻中是保守的，但是可在功能上进行修饰。Hd1是拟南芥CONSTANS (CO)的一个同源基因，是在长日照条件下抑制开花的一个关键调节因子，但是可在短日照条件下，通过影响成花素基因Hd3a的表达，促进开花。另一个关键的调节因子Ehd1是一个进化上独特的基因，在拟南芥中没有同源基因，短日照和长日照条件下，可促进水稻成花素基因Hd3a和RFT1，是一个开花激活因子。延伸阅读：华中农大连发两项水稻重要成果；中国科学家2篇Nature Genetics文章发布水稻研究重大成果。

近期，国际主流遗传学期刊《PLOS Genetics》在线发表了中国农科院生物技术研究所的一项研究成果，在这项研究中，研究人员在水稻中分离和鉴定了开花调节因子HDR1。这些结果指出，转录调节因子Hd1，可依赖于光日照长度，控制水稻的开花时间。中国农科院生物技术研究所的路铁刚、谷晓峰两位研究员，是本文共同通讯作者。延伸阅读：中国农业科学院著名水稻专家Nature子刊发表新成果。

植物能够在适当的季节繁殖，这种能力使得它们能够适应日照长度和温度的环境变化，并需要对环境和内源信号进行精确的监测。这些外部和内部信号，是由一个复杂的调控网络组成的。这一网络可让植物在不同的季节里，生长在不同的维度和高度。这一复杂网络的基础是，依赖于光周期控制开花过程。

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通过光周期途径调节植物开花时间的分子机制，已经在长日照植物拟南芥和短日照植物水稻中进行了广泛的研究。在拟南芥中，GIGANTEA (GI)-CONSTANS (CO)-FLOWERING LOCUS T (FT)转录调控途径已经进行了表征。GI将来自光感受器和生物钟的信号进行整合，并作为一个转录调节因子，激活CO，这反过来又促进FT表达。FT的作用是成花素，并与SUPPRESSOR OF OVER-EXPRESSION OF CONSTANT 1 (SOC1)协调，促进开花。

在这项研究中，研究人员在水稻中分离和鉴定了开花调节因子HDR1。hdr1突变体在北京稻田的自然长日照条件、以及在温室的长日照条件（而不是短日照）下，表现出早期开花的表型，从而表明HDR1可能通过光周期依赖性途径，功能性地调节开花时间。HDR1编码一个核蛋白，该蛋白在叶片和花器官中最为活跃，并表现出一种典型的昼夜表达模式。

研究人员认为，HDR1是一种新的开花抑制因子，可上调Hd1，下调Ehd1，从而导致长日照条件下Hd3a和RFT1的下调。研究人员进一步确定了一个HDR1相互作用激酶——OsK4，在长日照条件下水稻开花的另一个抑制因子。OsK4的作用跟HDR1相同，在长日照条件下通过上调Hd1和下调Ehd1，抑制开花。这些结果指出，转录调节因子Hd1，可依赖于光日照长度，控制水稻的开花时间。

（生物通：王英）

注：路铁刚，中国农业科学院生物技术研究所副所长、研究员、博士生导师，中国农业科学院一级岗位杰出人才。主要从事植物功能基因组学与生物技术研究，在水稻T-DNA标签突变体创制、基因克隆与转基因新品种培育方面具有较好的工作基础。先后承担国家自然科学基金项目、973计划课题、863计划课题、国家转基因重大专项等国家项目以及多项国际合作项目，在Plant Cell、Plant Physiology、Plant Molecular Biology、Planta等国内外著名刊物发表论文60余篇。

谷晓峰，博士，研究员，博士生导师；2014年入选中国农业科学院“青年英才计划”A类候选人，2015年入选“****”青年人才。主要从事表观遗传调控植物基因表达和发育机制的研究，利用遗传学、表观遗传学、生物化学、分子生物学、基因组学和表观组学等方法探索调控植物花期、叶片发育的分子机制。主持或参加国家自然科学基金项目、国家“863”以及国家转基因重大专项等多项研究课题； 获得授权专利5项；发表科研论文20余篇， SCI论文影响因子总计约100。

生物通推荐原文摘要：
The Oryza sativa Regulator HDR1 Associates with the Kinase OsK4 to Control Photoperiodic Flowering
Abstract: Rice is a facultative short-day plant (SDP), and the regulatory pathways for flowering time are conserved, but functionally modified, in Arabidopsis and rice. Heading date 1 (Hd1), an ortholog of Arabidopsis CONSTANS (CO), is a key regulator that suppresses flowering under long-day conditions (LDs), but promotes flowering under short-day conditions (SDs) by influencing the expression of the florigen gene Heading date 3a (Hd3a). Another key regulator, Early heading date 1 (Ehd1), is an evolutionarily unique gene with no orthologs in Arabidopsis, which acts as a flowering activator under both SD and LD by promoting the rice florigen genes Hd3a and RICE FLOWERING LOCUST 1 (RFT1). Here, we report the isolation and characterization of the flowering regulator Heading Date Repressor1 (HDR1) in rice. The hdr1 mutant exhibits an early flowering phenotype under natural LD in a paddy field in Beijing, China (39°54'N, 116°23'E), as well as under LD but not SD in a growth chamber, indicating that HDR1 may functionally regulate flowering time via the photoperiod-dependent pathway. HDR1 encodes a nuclear protein that is most active in leaves and floral organs and exhibits a typical diurnal expression pattern. We determined that HDR1 is a novel suppressor of flowering that upregulates Hd1 and downregulates Ehd1, leading to the downregulation of Hd3a and RFT1 under LDs. We have further identified an HDR1-interacting kinase, OsK4, another suppressor of rice flowering under LDs. OsK4 acts similarly to HDR1, suppressing flowering by upregulating Hd1 and downregulating Ehd1 under LDs, and OsK4 can phosphorylate HD1 with HDR1 presents. These results collectively reveal the transcriptional regulators of Hd1 for the day-length-dependent control of flowering time in rice.