《Environmental and Experimental Botany》：Photoperiod sensitivity drives severe fiber yield penalties in jute: insights from genetic diversity and transcriptomics
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光周期响应敏感性（photoperiod response sensitivity, PRS）在242份黄麻种质中表现出显著变异，变异系数达0.58。开花时间和单株鲜皮重被鉴定为反映不同播期下黄麻纤维产量潜力的关键性状。短日条件通过抑制营养生长并加速开花，降低
光周期响应敏感性（photoperiod response sensitivity, PRS）在242份黄麻种质中表现出显著变异，变异系数达0.58。开花时间和单株鲜皮重被鉴定为反映不同播期下黄麻纤维产量潜力的关键性状。短日条件通过抑制营养生长并加速开花，降低了黄麻纤维产量。转录组学和蛋白质互作（PPI）分析鉴定出CcPRR5、CcPRR7、CcGI、CcFKF1和CcCOL9为光周期开花通路中的枢纽基因。CcCOL9抑制CcSOC1的表达，并与CcRCD1相互作用，将光周期信号整合至开花调控中。
论文解读
研究背景与科学问题
作物从营养生长向生殖生长的转变直接影响最终产量和经济性状的稳定性。光周期作为最决定性的外部环境因子之一，使植物能够通过感知日照长度变化精确控制花分化的起始。短日植物的生殖发育对日照长度高度敏感，其产量通常依赖于发生在“最佳短日窗口”内的关键过程。当植物过早进入短日环境时，营养生长与生殖生长之间的资源分配失衡，可能导致经济产量降低。这一现象在水稻、大豆、棉花等主要作物中已有记载，然而关于光周期对黄麻纤维产量的影响及其遗传机制的研究仍然有限。
黄麻作为一种重要的年生韧皮纤维作物，被誉为“金色纤维”。然而，在不适宜的光周期条件下过早开花是其主要生产制约因素，导致株高降低、茎秆变细，纤维产量和品质大幅下降。尽管此前研究已确认黄麻是光周期敏感型植物，并培育了一些早播品种，但不同遗传背景下黄麻对短日信号的响应强度差异显著，其对纤维产量性状的影响尚未得到系统阐明。因此，本研究旨在评估242份黄麻种质在不同播期下的表现，量化光周期响应敏感性（PRS）对生物量积累和纤维产量的影响，并通过时间序列转录组分析鉴定关键的光周期响应基因和调控通路，为优化播种时间和培育光周期适应性黄麻品种提供分子框架。
主要技术方法
研究人员于2019年和2023年在福建农林大学科教基地（26.18°N, 118.14°E）进行了田间试验，供试材料为242份圆果黄麻种质，主要来源于中国南方各省份及少数引进自日本、尼泊尔、泰国、印度和巴基斯坦的种质。研究采用随机完全区组设计，设置了多个播期处理以模拟不同的光周期条件。通过表型测量获取了包括开花时间（FT）、株高（PH）、茎粗（SD）、鲜皮厚度（FBT）、鲜茎重（FSW）、单株鲜皮重（FBW）等在内的8个纤维相关性状数据。利用Pearson相关性分析和多元线性回归分析量化了光周期和开花时间对营养生长及纤维发育的影响。此外，还进行了长日和短日条件下的时间序列转录组测序，结合蛋白质互作网络分析鉴定了光周期开花通路中的关键枢纽基因。
研究结果
光周期响应敏感性与纤维产量性状的关系
研究人员发现，242份黄麻种质的开花时间光周期响应敏感性（PRS）变异极大，变异系数高达0.58。通过不同播期试验，证实短日条件显著加速了黄麻的开花进程，同时抑制了营养生长，导致株高降低、茎秆变细、鲜皮重下降。相关性分析表明，开花时间和单株鲜皮重是反映不同播期下纤维产量潜力的关键指标。多元线性回归进一步揭示，光周期（以播期为代表）和开花时间对株高和鲜皮厚度的独立及联合效应显著，短日条件通过缩短营养生长期直接导致了纤维产量的严重损失。
光周期开花通路的转录组解析
通过比较长日和短日条件下的时间序列转录组数据，研究人员鉴定出一系列差异表达基因，这些基因富集于生物钟调控和光周期开花通路。蛋白质互作（PPI）网络分析确定了五个枢纽基因：CcPRR5、CcPRR7、CcGI、CcFKF1 和 CcCOL9，它们在该调控网络中处于核心位置。进一步的分子功能验证表明，CcCOL9蛋白能够抑制下游开花整合子基因CcSOC1的表达，并且与CcRCD1蛋白发生物理相互作用，从而将光周期信号精确地整合到开花调控网络中，协调营养生长向生殖生长的转换时机。
结论与展望
本研究的结论部分指出：光周期响应敏感性（PRS）在黄麻种质资源中存在广泛的自然变异，是导致不同播期下纤维产量差异的根本原因。短日条件通过加速开花、压缩营养生长时间窗，对纤维产量造成了严重的负面效应。转录组学和蛋白质互作分析共同揭示了以CcPRR5、CcPRR7、CcGI、CcFKF1 和 CcCOL9 为核心的光周期开花调控网络，其中CcCOL9通过与CcRCD1互作并抑制CcSOC1表达来传递光周期信号。这项工作为理解黄麻光周期响应的分子机制提供了重要见解，也为通过分子育种手段优化开花时间、培育适应不同种植区域的黄麻新品种奠定了理论基础，有助于实现黄麻纤维生产的可持续增产。
