紫花苜蓿FT互作蛋白家族基因的鉴定、表征及其在开花调控中的作用

《BMC Plant Biology》：Comprehensive analysis of the alfalfa FTIP family reveals MsFTIP1 as a positive regulator of early flowering

　　

摘要

背景

开花时间是一个关键的农艺性状，决定了紫花苜蓿（Medicago sativa）的饲草产量、质量和环境适应性。FT互作蛋白（FTIP）家族是多个C2结构域和跨膜区域蛋白（MCTPs）的一个亚群，在植物物种中开花素运输和开花控制中发挥着重要作用。然而，迄今为止尚未有对紫花苜蓿中FTIP家族基因（MsFTIPs）进行全面表征的报告。

结果

本研究从紫花苜蓿基因组中鉴定出23个MsFTIPs，并对其理化性质、系统发育关系、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用调控元件和表达模式进行了系统分析。我们进一步对MsFTIP1（AtFTIP1的同源物）进行了功能表征。亚细胞定位实验表明，MsFTIP1靶向定位于内质网（ER）。在拟南芥中异源过表达MsFTIP1导致在长日照条件下显著提早开花。实时定量PCR（RT-qPCR）进一步揭示，在转基因系中关键促开花基因AtSOC1、AtAP1、AtFT和AtLFY的转录水平显著上调。酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）和荧光素酶互补成像（LCI）实验证实了MsFTIP1与开花素蛋白MsFT之间的直接物理互作。

结论

在我们的研究中，我们在紫花苜蓿中鉴定出23个不同的FTIP基因，并将其分为六个亚群。我们系统地表征了多个基因层面的特征，包括理化性质、系统发育、外显子-内含子组织、保守蛋白基序、染色体分布、基因复制、顺式作用调控元件、蛋白三级结构、组织特异性表达谱以及对干旱、盐胁迫和冷胁迫的转录响应。此外，我们揭示了MsFTIP1通过与MsFT互作促进开花的保守功能。我们的研究结果为阐明开花时间调控的分子机制和支持紫花苜蓿的分子育种提供了坚实的基础。