南京大学最新PNAS发文：一种小蛋白质如何帮助花按时正确发育

研究人员发现，KNUCKLES(KNU）是一种小的多功能蛋白质，有助于花正确及时地完成发育。研究发现KNU停止了两个基因之间的反馈循环，发挥了多重作用，允许在短时间内正确形成花朵生殖器官。这项研究将有助于粮食作物的遗传研究和全球粮食生产。

　　

在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究中，来自南京大学等处的研究人员揭示了一种小蛋白质在确保花的生殖器官在短时间内形成的多重作用。

花由花分生组织发展而来，分生组织分化产生萼片、花瓣、雄蕊和心皮。这些花器官的正常发育依赖于分生组织的发育在一定的时间内完成。在花发育的早期，干细胞为花器官的形成提供了细胞来源。在花的分生组织中，干细胞的活动是通过一个反馈回路来维持的，该回路由鉴定花干细胞的基因WUSCHEL (WUS)和干细胞标记基因CLAVATA3 (CLV3)组成，CLV3由WUS激活并维持。

研究人员表示，一种叫做KNUCKLES (KNU)的小蛋白质直接抑制WUS，这导致花干细胞活动在正确的时间完成，尚不完全清楚的是，旺盛的花干细胞活动如何在有限的时间内完成，以确保发育的。

该团队的研究表明，在拟南芥中，KNU可以在特定的花阶段完全使强健的花分生组织失去活性，这要归功于KNU通过其特定位置的作用实现的多种功能。

KNU同时抑制和沉默WUS，并直接抑制CLV3和CLV1(编码CLV3肽受体的基因)。因此，KNU通过转录和表观遗传机制(即那些不涉及潜在DNA序列变化的机制)消除了CLV3-WUS反馈回路。此外，KNU与WUS蛋白发生物理相互作用，抑制WUS维持CLV3，扰乱了维持花分生组织所需的相互作用。

“我们的研究结果揭示了一个调控途径，其中KNU在支持花分生组织在短时间窗内完成发育中发挥关键作用，并确保花的生殖器官正确形成，”通讯作者，南京大学生科院孙博教授说。

这项研究的结果将对水稻、番茄和玉米等粮食作物的遗传研究有用。了解本研究中发现的花分生组织终止机制将有利于全球粮食生产的作物产量。

Journal Reference:

1. Erlei Shang, Xin Wang, Tinghan Li, Fengfei Guo, Toshiro Ito, Bo Sun. Robust control of floral meristem determinacy by position-specific multifunctions of KNUCKLES. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (36): e2102826118 DOI: 10.1073/pnas.2102826118