《The Plant Journal》：MicroRNA156 and its targeted SPL genes interact with the photoperiod, vernalization, and gibberellin pathways to regulate wheat heading time
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本文揭示了小麦中MicroRNA156及其靶基因SPL（SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE）与光周期（PPD1）、春化（VRN1/VRN2）和赤霉素（GA/DELLA）途径互作调控抽穗期的新机制。研究发现，年龄途径核心因子SPL3/4/13通过上调开花促进基因（VRN1、FUL2、FT1）和抑制开花抑制基因（VRN2、AP2L1）促进小麦生殖转化；首次发现SQUAMOSA蛋白（VRN1/FUL2）与DELLA竞争性结合SPL蛋白，形成正反馈环路加速抽穗。该研究为小麦适应性育种提供了重要遗传资源和理论依据。
Identification of miR156-targeted SPLgenes in tetraploid wheat
研究团队在六倍体小麦中国春中鉴定出19个SPL基因，其中9个具有miR156结合位点。通过系统进化分析将SPL基因分类，并利用转录组数据和单分子荧光原位杂交技术筛选出在叶片中表达的四个miR156靶向基因：SPL2、SPL3、SPL4和SPL13。在四倍体小麦Kronos中验证发现，这些基因的表达量随植株年龄增长而上升，且在MIM156转基因植株中显著上调。研究人员通过EMS诱变和CRISPR/Cas9技术成功构建了miR156抗性等位基因rSPL3、rSPL4和rSPL13，这些突变体表现出更高的转录水平和提前的抽穗表型。
Increased expression of SPL3, SPL4, and SPL13accelerates heading time and reduces leaf number (LN)
功能分析表明，过表达MIM156可同时上调多个SPL基因，使抽穗期提前5.2天。单个rSPL等位基因也表现出抽穗加速效应，其中rSPL-A4提前2.1天，rSPL-A13提前2.0天，rSPL-B13提前2.6天。基因叠加效应分析显示，rSPL-A4/A13双突变体抽穗提前5.8天，而rSPL-B3/A4/A13三突变体提前达6.6天，表明这些基因具有累加效应。叶片数统计发现，rSPL突变体的叶片数显著减少，且与抽穗期提前呈正相关（R=0.74）。SPL13过表达转基因株系中VRN1表达上调，进一步验证了SPL13在促进开花中的重要作用。
rSPL4and rSPL13have stronger effect on heading time under SDthan under LD
光周期互作实验表明，rSPL-A4和rSPL-A13在短日照（SD）条件下对抽穗期的促进效应显著强于长日照（LD）。例如rSPL-A4在SD下抽穗提前6.4天，而在LD下仅提前1.9天。这种光周期依赖性效应与叶片数变化无关，提示SPL基因主要影响穗分化和伸长阶段而非茎尖分生组织转化过程。
rSPLalleles upregulate flowering-promoting genes and downregulate flowering-repressing genes in leaves
分子机制研究表明，rSPL等位基因通过调控开花相关基因网络发挥作用：显著上调开花促进基因miR172、FT1、FUL2和VRN1的表达，同时抑制开花抑制基因VRN2和AP2L1。其中SPL3和SPL4可能直接激活VRN1和FUL2的转录，而SPL13则通过间接途径参与调控。
The miR156/SPL pathway modulates vernalization requirement and heading time in winter wheat
春化互作实验发现，在冬季小麦中，MIM156转基因在未春化条件下使抽穗提前59天，但随着春化时间延长（30天和42天），效应逐渐减弱。表达分析显示，春化后MIM156植株中VRN1表达显著上调，VRN2表达下降。在非春化冬季小麦中，SPL基因表达随年龄增长持续上升，说明年龄途径可作为备份机制确保在非诱导环境下完成生殖转化。
SPL interactions with DELLA proteins modulate their effects on heading time
蛋白互作实验证实DELLA蛋白能与SPL3和SPL4物理结合，且该相互作用受GA调控。遗传互作分析表明，MIM156与赤霉素敏感等位基因rht-B1-null存在协同效应：在GA敏感背景下，MIM156对开花基因的调控效应更强，说明DELLA-SPL互作是连接年龄途径与GA途径的关键节点。
VRN1 and FUL2 interact with DELLA and compete with the SPL-DELLA interaction
创新性发现VRN1和FUL2蛋白也能与DELLA相互作用，且与DELLA-SPL相互作用存在竞争关系。酵母三杂交实验表明，VRN1/FUL2表达可削弱DELLA-SPL3/4结合能力达36%-60%，这为解释春化途径与年龄途径的互作提供了分子基础。
A model for the role of the leaf-expressed SPLs in the regulation of wheat heading time
综合以上结果，研究提出了新的调控模型：年龄途径通过SPL基因整合光周期、春化和GA信号，形成多层次调控网络。SPL蛋白通过直接激活VRN1/FUL2转录，诱导miR172表达抑制AP2L1，以及竞争性解除DELLA抑制等多重机制，共同促进FT1表达和抽穗转化。
Distinctive characteristics of the flowering pathways in the temperate cereals
与拟南芥相比，温带禾本科植物开花调控途径具有显著特异性：春化途径以VRN1/VRN2为核心而非FLC/FRI；光周期感受器以PPD1而非CO为主；特有的VRN2抑制因子和SQUAMOSA-DELLA-SPL蛋白互作网络，体现了物种适应性进化特征。
Conserved functions between wheat and Arabidopsis SPL homologs
尽管存在途径差异，但年龄途径核心组分在进化上保守：miR156随年龄下降规律、SPL基因对SQUAMOSA基因的转录激活功能、以及通过miR172-AP2L模块调控开花时间等机制在单双子叶植物间高度相似。
Interactions between the age and the GA pathways modulate wheat heading time
GA途径与年龄途径通过DELLA-SPL互作实现交叉对话：GA通过降解DELLA解除对SPL活性的抑制，而VRN1/FUL2-DELLA竞争结合可减轻DELLA积累对抽穗的负面影响。这种多层调控机制为半矮秆小麦品种（Rht1b）在保持株高优势的同时维持适当抽穗期提供了分子基础。
CONCLUSION AND PRACTICAL APPLICATIONS
本研究创制的显性rSPL等位基因为小麦抽穗期精细调控提供了宝贵遗传资源，可用于培育适应气候变化的新品种。特别是在冬季变暖地区，rSPL基因可降低春化需求，保障粮食安全生产。所有遗传材料已存入GRIN种质库，可供全球育种家无偿使用。
