bZIP3-AS1复合体通过光周期依赖性机制促进CONSTANS诱导的FLOWERING LOCUS T激活

这篇研究揭示了bZIP3转录因子与ASYMMETRIC LEAVES1（AS1）形成复合体，协同CONSTANS（CO）在长日照条件下激活FLOWERING LOCUS T（FT）表达的关键机制。通过酵母双杂交、免疫共沉淀和染色质免疫沉淀等技术，作者证实bZIP3直接结合FT启动子区，并与CO、AS1形成功能复合体，调控拟南芥光周期依赖性开花时间。该发现为植物光周期响应通路提供了新的分子调控层次。

　　

bZIP3-AS1复合体在光周期依赖性开花调控中的作用机制

引言

植物通过监测日照长度（光周期）来协调开花时间，最大程度保证繁殖成功率。在拟南芥中，CONSTANS（CO）蛋白作为关键转录激活因子，通过诱导FLOWERING LOCUS T（FT）基因表达来调控光周期依赖性开花。本研究发现了basic leucine zipper 3（bZIP3）转录因子在长日照条件下对CO介导的FT激活具有重要作用。

bZIP3与CO形成蛋白复合体

通过酵母双杂交筛选，研究者分离出bZIP3作为CO的互作蛋白。分裂泛素酵母双杂交系统和体外结合实验证实了二者的直接互作。在拟南芥中，免疫共沉淀实验验证了bZIP3-CO复合体的形成。值得注意的是，bZIP3的时空表达模式与CO高度相似，其蛋白水平在一天中呈现波动，并在傍晚达到高峰。

bZIP3的表达特征与功能

组织特异性分析显示，bZIP3在叶片韧皮部伴细胞中特异性表达，与CO和FT的表达区域重叠。在长日照条件下，bZIP3蛋白在早晨含量降低，而在傍晚出现宽峰。这种表达模式与CO蛋白的稳定性波动相吻合。功能研究表明，bZIP3缺失突变体在12小时光照/12小时黑暗（12L/12D）条件下表现出开花延迟，而过表达株系则在各种光周期下均加速开花。

bZIP3直接调控FT表达

染色质免疫沉淀（ChIP）和电泳迁移率变动分析（EMSA）证实，bZIP3直接结合FT启动子区域，该区域包含CO响应元件（COREs）。特别值得注意的是，bZIP3能识别FT启动子中的A-box motif（ACGT核心序列）。基因表达分析显示，bZIP3过表达导致FT mRNA水平在白天显著升高，而在co突变体背景中这种诱导作用大幅减弱，表明bZIP3对FT的调控依赖于CO功能。

bZIP3与AS1的协同作用

研究发现bZIP3能与ASYMMETRIC LEAVES1（AS1）形成复合体，二者在调控开花时间上表现出遗传互作。bzip3 as1双突变体在各种光周期条件下表现出比单突变体更严重的开花延迟表型。分子机制上，AS1和bZIP3能独立结合FT启动子的不同区域，但二者共同存在时能显著增强CO介导的FT转录激活。

分子机制模型

研究者提出了一个工作模型：在长日照条件下，傍晚时bZIP3、AS1和CO蛋白稳定性达到高峰，三者形成复合体协同激活FT表达。bZIP3通过直接结合FT启动子近端的A-box motif，与结合在COREs的CO蛋白产生协同作用。AS1的加入进一步增强了这种转录激活效应。在12L/12D条件下，FT的傍晚表达更依赖于bZIP3和AS1的功能。

讨论与意义

该研究揭示了光周期调控开花时间的新机制层次。bZIP3作为具有DNA结合能力的转录因子，与AS1协同促进CO对FT的转录激活。这种调控具有明显的光周期依赖性，在12小时光照条件下尤为关键。研究结果不仅完善了我们对植物光周期响应通路的认识，也为理解植物如何适应不同纬度的环境变化提供了分子基础。特别值得注意的是，bZIP3和AS1虽然能独立结合FT启动子，但二者共同存在时显著增强了CO的转录激活能力，这种协同作用可能是植物精确调控开花时间以适应季节变化的重要机制。