水稻光周期开花调控新机制：ELD1通过OsCCA1可变剪接与光敏色素信号互作调控开花时间

研究人员发现水稻CCHC型锌指蛋白ELD1通过调控生物钟核心组分OsCCA1的可变剪接(AS)，整合光信号与生物钟途径，负调控长日照条件下的开花时间。该研究揭示了ELD1-OsNKAP复合体与剪接因子互作调控全局AS的分子机制，并首次阐明光敏色素phyB通过光依赖方式调控ELD1的RNA结合活性。这项发表于《Nature Communications》的研究为作物光周期适应性育种提供了新靶点。

　　

在植物生长发育过程中，开花时间的精确调控直接决定作物的地理适应性和产量。尽管已知光周期和生物钟系统共同调控开花，但光信号如何整合到生物钟机制中仍不完全清楚。水稻作为典型的短日照植物，其开花时间受保守的OsGI-Hd1-Hd3a/RFT途径和单子叶植物特有的Ehd1途径共同调控。然而，可变剪接(AS)这一重要转录后调控机制在光周期开花中的作用机制仍是未解之谜。

江苏省农业科学院的研究团队通过EMS诱变筛选获得早花突变体eld1，发现其编码的CCHC型锌指蛋白ELD1能通过与OsNKAP（动物NF-kB激活蛋白的同源物）及核心剪接因子（U1-70K、U2AF65A/B）形成复合体，直接调控生物钟核心振荡器OsCCA1的可变剪接。研究采用全长度纳米孔RNA测序、酵母双杂交筛选、双分子荧光互补(BiFC)、RNA免疫沉淀(RIP-qPCR)等技术，结合CRISPR碱基编辑和田间表型分析，系统解析了ELD1的分子功能。

ELD1负调控水稻长日照条件下的开花时间
通过BSA-seq定位发现eld1突变体在LOC_Os09g01640位点发生错义突变（P39L）。互补实验证实该基因功能缺失导致长日照下早花10-22天，而短日照下无表型。值得注意的是，ELD1基因完全敲除导致胚胎致死，表明其为必需基因。

ELD1-OsNKAP复合体调控全局可变剪接
酵母双杂交筛选发现ELD1与富含丝氨酸/精氨酸(RS)的OsNKAP互作，两者均定位于核斑。RIP-qPCR证实ELD1能结合U1/U2/U4/U5/U6 snRNA，并与U1-70K、U2AF65A/B等核心剪接因子共定位。全转录组分析显示eld1突变体影响1114个基因的1611个AS事件，其中mRNA加工和RNA剪接相关通路显著富集。

光周期依赖性调控OsCCA1可变剪接
研究发现OsCCA1存在60余种剪接变体，其中A3SS1（5'UTR区）和IRS2（编码区）的剪接效率在eld1中显著改变。值得注意的是，这些剪接事件呈现昼夜节律波动，且长日照下差异更显著。遗传分析表明oscca1突变能完全抑制eld1早花表型，证明OsCCA1是ELD1的下游靶标。

phyB通过光依赖方式调控ELD1活性
BiFC和Co-IP实验证实光激活的phyB与ELD1存在物理互作。红光处理2小时可显著改变OsCCA1的AS模式（IRS2保留增加47%），该效应在phyB^T822*突变体中消失。RIP-qPCR进一步显示红光抑制ELD1与OsCCA1 pre-mRNA的结合。

育种应用价值
通过CRISPR胞嘧啶碱基编辑器(CBE)模拟eld1等位变异，成功培育出适应高纬度地区的早花品系。田间试验显示编辑株系在北京能正常成熟，而野生型因遇霜冻绝收。单倍型分析发现ELD1^R280K自然变异与开花期延迟显著相关。

这项研究首次揭示ELD1-phyB-OsCCA1模块通过整合光信号与生物钟可变剪接调控开花时间的新机制。不仅拓展了对植物光周期感知分子基础的认识，更为作物适应性育种提供了理论依据。由于ELD1在单双子叶植物中高度保守，该发现对小麦、玉米等重要禾本科作物的分子设计育种具有广泛指导意义。研究还创新性地证明通过精细调控必需基因活性（而非完全敲除）可实现农艺性状改良，为其他必需基因的育种利用提供了范式。