植物發(fā)育分子生物學(xué)課件

1、植物發(fā)育生物學(xué) 嚴(yán)海燕營養(yǎng)生長 生殖生長 生殖發(fā)育可以分為三個(gè)階段：花的發(fā)育配子體的發(fā)育和配子形成傳粉受精與合子的形成第一章 植物花的發(fā)育 包括開花決定、花的發(fā)端和花器官形成由花序生長頂端生長延長形成花序，在花序上的頂端和腋間分生組織形成花分生組織。 花的發(fā)端，將未來花器官的各部分預(yù)先規(guī)劃定位。最后定位好的花器官的各部位分別發(fā)育形成完整的花器官。 花的發(fā)端在基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵階段。 開花決定過程使?fàn)I養(yǎng)生長莖端轉(zhuǎn)變形成花序生長頂端（或花生長分生組織），第一節(jié) 開花決定 開花決定是在整個(gè)生活周期中一系列環(huán)境因素和內(nèi)在因素共同控制的有序的基因表達(dá)調(diào)控控制下植物營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變，即莖營

2、養(yǎng)分生組織向花序分生組織的轉(zhuǎn)變。 從種子或幼苗階段開始，就已經(jīng)開始了花決定的基因表達(dá)調(diào)控，春化作用（vernalization）決定開花與否就是一種早期控制花發(fā)育的表達(dá)調(diào)控的例子，營養(yǎng)生長過程中環(huán)境中光周期的長短、光質(zhì)（紅外/遠(yuǎn)紅外、藍(lán)光的照射）以及植物內(nèi)在的因素如赤霉素、碳水化合物代謝等因素都能誘導(dǎo)花的形成。這些內(nèi)外因素通過開花決定基因的表達(dá)調(diào)控，誘導(dǎo)花的發(fā)端，從而決定開花的時(shí)間。 決定開花的途徑被Boss等人（plant cell,16:S18）分為使能夠開花（花決定）和促進(jìn)開花兩類。促進(jìn)開花的途徑有光周期、激素、光質(zhì)、環(huán)境溫度等，這類途徑激活開花基因的表達(dá)，被稱為綜合者（integrat

3、or）。另一類基因通過控制開花抑制基因的表達(dá)影響開花，這類基因是enable pathway的基因，它們使開花能夠進(jìn)行。 Copyright 2004 American Society of Plant BiologistsBoss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31Resetting, Repression, and Promotion Phases in the Life Cycle Copyright 2004 American Society of Plant BiologistsBoss, P. K., et al. Plant Cel

4、l 2004;16:S18-S31Pathways That Enable or Promote the Floral Transition Determine Flowering Time一、使開花能夠進(jìn)行的途徑 指調(diào)節(jié)與激活開花途徑的綜合因子（integrator）相佶抗的抑制因子(repressor)的途徑，其中包括增強(qiáng)和降低抑制因子的活性調(diào)節(jié)。 抑制因子：Flowering lotus C（FLC）、Terminal Flower1(TFL1)、Short vegetative phase(SVP)、Target of eat1/2(TOE1/2)， 以及FLC類似基因 FLC 是一個(gè)

5、關(guān)鍵的抑制因子 ，F(xiàn)LC 基因編碼MADS類型的轉(zhuǎn)錄因子，通過抑制FLOWERING LOCUS T(FT) 和SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANTS(SOC1) 而抑制決定花分生組織特性的基因LEAFY(LFY)和APETALA1(AP1)的表達(dá)，從而抑制開花 。 Copyright 2004 American Society of Plant BiologistsBoss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31Pathways That Enable the Floral Transition(From

6、 The Plant Cell, Vol. 16, S1S17, Supplement 2004, Thomas Jack)co-2、 fca-1、 ga1-3分別是擬南芥影響長日、自控制、以及依賴赤霉素促進(jìn)的開花途徑的突變。三突變體無論在長日還是短日條件下始終沒有開花，只有在春化（vernalization）處理下才開花 。在突變體中， FLOWERING LOCUS C （FLC）有很高濃度的積累，說明FLC 是一個(gè)關(guān)鍵的抑制因子。 春化作用和自調(diào)控途徑的一些基因通過不同的分子機(jī)制抑制和下調(diào)FLC的表達(dá)，使開花能夠進(jìn)行。 1、自開花調(diào)控途徑對(duì)FLC表達(dá)的抑制 抑制FLC表達(dá)的基因有FCA、

7、 FY、 FPA、 FVE、 LD、 FLD。 FCA 編碼含有兩個(gè)RNA結(jié)合位點(diǎn)和C端一個(gè)WW蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)的基因，它的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被有選擇性地加工剪切成四種可探測到的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，只有一種翻譯出有控制開花時(shí)間活性的蛋白質(zhì)。FCA 通過促進(jìn)在第三個(gè)內(nèi)含子中切斷鏈并進(jìn)行多聚腺苷酸的修飾，形成一條無活性的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，降低活性產(chǎn)物的量而實(shí)現(xiàn)對(duì)其本身表達(dá)的負(fù)調(diào)控。FCA的這種負(fù)調(diào)控需要與其C端WW蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合的FY基因蛋白產(chǎn)物的共同作用。 RNA bindingRNA bindingWW-蛋白結(jié)合FCA mRNA前體無活性mRNA活性mRNAFYFY 編碼一個(gè)含WD重復(fù)序列、C端含有兩個(gè)PPLP序列、在

8、真核生物中高度保守的蛋白，它的酵母同源基因Pfs2p編碼參與RNA 3加工的蛋白質(zhì)復(fù)合體的一個(gè)必需組分蛋白,因此一個(gè)可能的模式是通過FCA 的WW domain 和 FY 的PPLP domain的相互作用把FCA的兩個(gè) N-端 RNA 結(jié)合區(qū)域與3端目標(biāo)RNA結(jié)合起來進(jìn)行作用，F(xiàn)CA pre-mRNA就是一個(gè)目標(biāo) FPA 編碼一個(gè)RNA 結(jié)合蛋白， FVE 編碼一個(gè)含有WD重復(fù)序列蛋白，在抑制 FLC 表達(dá)方面，它們屬于同一個(gè)上位效應(yīng)組。然而它們的作用機(jī)制還不清楚。 LUMINIDEPENDENS (LD) 和 FLOWERING LOCUS D (FLD)是另外兩個(gè)抑制FLC表達(dá)的基因。L

9、D也是 RNA結(jié)合蛋白，位于核中，可能在核中通過與上述兩種蛋白相似的作用對(duì)FLC進(jìn)行RNA加工的調(diào)控。而FLD則可能通過對(duì)與FLC所在的染色質(zhì)組蛋白末端脫?；柚?FLC的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)開花。 WD-repeatPPLPPPLPRNA bindingRNA bindingWW-蛋白結(jié)合mRNAFCAFY2、春化作用對(duì)FLC表達(dá)的抑制 春化作用指過冬植物經(jīng)過冬季的低溫逐漸積累某種物質(zhì)，下調(diào)FLC的表達(dá)，加速開花的過程。 在一定時(shí)間范圍內(nèi)，春化作用的低溫處理具有數(shù)量累積效應(yīng)，低溫處理的時(shí)間越長，開花越早。 低溫處理的過程發(fā)生在營養(yǎng)生長期間，低溫處理的效果不受有絲分裂影響，可以保持到開花。 經(jīng)過低

10、溫處理的枝條剪切插枝后仍能開花。 在種子發(fā)育過程中，母體受到的低溫處理的春化效果要消除掉，使種子在萌發(fā)后重新設(shè)置新的低溫循環(huán) 。春化作用對(duì)FLC的抑制主要通過對(duì)覆蓋FLC基因的系列染色質(zhì)H3k9和H3K27修飾Brassicaceae 十字花科、Poaceae禾本科 、Amaranthaceae 莧科三科植物春化作用機(jī)理不同十字花科擬南芥：在冬季低溫過程中，VIN3和分別在FLC第一個(gè)內(nèi) 含子和3起始轉(zhuǎn)錄的非編碼RNA COLDAIR和COOLAIR 轉(zhuǎn)錄，VIN3與Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2）復(fù)合物結(jié)合形成冷專一的復(fù)合物PRC2，使FLC沉默。CO

11、LDAIR在這個(gè)過程中引導(dǎo)PRC2到FLC位點(diǎn)。而PRC2（含VRN2）在FLC位點(diǎn)將H3K27甲基化。VERNALIZATION1(VRN1) 和LIKE-HETEROCHROMATIN PROTEIN1將FLC位點(diǎn)的H3K9甲基化，使FLC沉默穩(wěn)定。穩(wěn)定的FLC沉默使FT表達(dá)，F(xiàn)T從葉中運(yùn)輸?shù)巾敹朔稚M織，與堿性亮氨酸拉鏈蛋白FD結(jié)合，激活開花同源復(fù)合物，促進(jìn)開花。VRN1 、VRN2的功能是抑制FLC的轉(zhuǎn)錄，它們提供了對(duì)春化的記憶 在對(duì)春化作用不反應(yīng)的突變體vrn1 和 vrn2中，F(xiàn)LC RNA 經(jīng)過低溫處理降低了含量，但在后續(xù)的溫暖溫度下的生長過程中，F(xiàn)LC RNA的含量增加，而不是

12、正常的保持低表達(dá)。 VRN2 同Suppressor of zeste12 Su(Z)12 最為類似，Su(Z)12是 果蠅 (Drosophila )中的polycomb group蛋白,對(duì)組蛋白H3上的特定賴氨酸殘基進(jìn)行甲基化，使該組蛋白覆蓋的染色質(zhì)處于沉默表達(dá)狀態(tài)。這與vrn2突變體中FLC 基因內(nèi)含子1部位的染色質(zhì)對(duì)DNAase I超敏感現(xiàn)象一致，這種敏感性通常與轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。 春化作用的一些突變導(dǎo)致FLC位點(diǎn)組蛋白賴氨酸-27和-9甲基化的增加和組蛋白乙?；臏p少，這種染色質(zhì)變化是導(dǎo)致基因沉默的原因。其中受到甲基化組蛋白覆蓋的區(qū)域包括FLC基因上游啟動(dòng)子調(diào)控序列中一個(gè)正和一個(gè)負(fù)調(diào)控因

13、子，這個(gè)區(qū)域具有抑制和保持大的內(nèi)含子1已經(jīng)受春化抑制的效果 VIN3參與建立對(duì)FLC的抑制 在春化反應(yīng)突變體vin3 中， FLC水平在低溫下并不降低。VRN1 含有兩個(gè)與DNA序列非專一性結(jié)合的B區(qū)域，能與DNA在體外非專一地結(jié)合。在春化前FLC的表達(dá)不受VRN1影響VRN1需要通過春化專一的因子錨定FLC。VIN3 編碼一個(gè)含有植物Homeodomain和一個(gè)fibronectin III類的區(qū)域（常參與蛋白-蛋白相互作用）,類似動(dòng)物的Polycomb Repressive Complex2 (PRC2)。VIN3 低溫的晚期表達(dá)，在溫暖的溫度下含量降低。VRN1、VRN2、VIN3 都是

14、Polycomb complex 組成成分，通過染色質(zhì)修飾，抑制FLC的表達(dá)。莧科甜菜sugar beets (Beta vulgaris）：顯性BvBTC1植物一年生，隱性BvBTC1兩年生。BvBTC1編碼假調(diào)控因子類似AtPRR3,7。隱性基因?qū)е碌膬赡晟参镄枰夯饔么龠M(jìn)開花。顯性BvBTC1在甜菜中與FT家族中抑制因子BvFT1低水平mRNA和引起迅速開花的BvFT2的高水平表達(dá)有關(guān)，從而造成一年生植物。在未春化的甜菜中，Bvbtc1隱性引起B(yǎng)vFT1高水平mRNA和引起迅速開花的BvFT2的低水平。BvFT1在BvFT2上游，抑制BvFT2的表達(dá)。經(jīng)過低溫，Bvbtc1表達(dá)，降低

15、BvFT1的表達(dá)，使BvFT2得以表達(dá)，從而促進(jìn)開花。Poaceae禾本科小麥和大麥：類似AtFLC和BvFT1, VRN2抑制FT從而抑制開花。春化過程中，VRN2表達(dá)下降，VRN1表達(dá)上升。春化后保持VRN1高水平和 VRN2低水平，使得開花基因得以表達(dá)。因此，春化機(jī)理在擬南芥、甜菜和禾本科中各不相同。3、對(duì)FLC促進(jìn)的基因 Frigida(FRI)是含有兩個(gè)螺旋-螺旋區(qū)域的蛋白，它能促使FLC表達(dá)到克服強(qiáng)的長日的促進(jìn)開花的水平，使擬南芥保持營養(yǎng)狀態(tài)到冬季結(jié)束，成為一年生越冬植物。FRI對(duì)FLC表達(dá)的促進(jìn)是定性而不是定量的效果。FRI的多拷貝或過量表達(dá)并不能很大程度上增加開花的時(shí)間，反之，

16、在活性FRI的存在下，過量額外拷貝或過量表達(dá)FLC卻延遲開花。FRI的表達(dá)不受春化影響其他上調(diào)FLC表達(dá)的基因: Early flowering in short days(efs)， early in short days4(esd4)， photoperiod independ early flowering1(pie1)。 ESD4編碼一個(gè)SUMO引導(dǎo)的蛋白酶，其目標(biāo)未知。Pie1是類似于ISWI和SWI2/SNF2家族的基因，是依賴于ATP的染色質(zhì)重建蛋白，抑制FRI和自調(diào)控突變體的晚開花。 其他FLC正調(diào)控發(fā)生在抑制FRI活性水平，具有春化作用獨(dú)立性（vernalization in

17、dependence，vip），vip突變體花期比flc還早，且花型異常，說明VIP調(diào)控多種基因的表達(dá)，包括開花時(shí)間基因和花的發(fā)育基因。VIP3 編碼 富含WD重復(fù)序列的蛋白。 不同植物中FLC與開花激活時(shí)間可能有不同二、促進(jìn)開花的途徑 光周期指一天中光/暗循環(huán)照明的時(shí)間長度。伴隨著對(duì)季節(jié)的適應(yīng)，植物對(duì)光周期（或日長）變化的生物反應(yīng)稱為光周期反應(yīng)（photoperiod responses） 。 由于植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)的不同，植物開花需要不同的光周期條件，如長日照植物（Long Day Plants, LDP）、短日照植物(Short Day Plants,SDP)、中性日照植物(Day Neut

18、ral Plants)。 生物體內(nèi)本身都存在類似24小時(shí)周期的生理活動(dòng)，包括代謝、運(yùn)動(dòng)等多方面的活動(dòng)，稱為生理節(jié)奏（circadian rhythm）。植物中的生理節(jié)奏也同樣調(diào)控生理生化、發(fā)育、運(yùn)動(dòng)等多方面的活動(dòng)，包括對(duì)光周期的反應(yīng)。 1、光周期途徑 低幅照度藍(lán)光 CRY1高幅照度紅光 PHYB低幅照度紅光或藍(lán)光 PHYA高幅照度藍(lán)光 CRY2TOC1 LHY CCA1GICOFT開花ZTL三種光周期反應(yīng)模型： 光誘導(dǎo)某種產(chǎn)物積累到一定閾值。觸發(fā)植物的光周期反應(yīng)。 外在共發(fā)生模型(external coincidence model)，是Erwin Bunning1936年提出的。他假設(shè)，對(duì)季

19、節(jié)反應(yīng)的時(shí)間和日長的測量依賴于生理節(jié)律震蕩器來控制一些調(diào)控分子的水平，它們的活性由光調(diào)節(jié)。當(dāng)日照部分與內(nèi)在分子變化的一定閾值相重合，就觸發(fā)光周期反應(yīng)。光具有促進(jìn)（長日植物）或抑制（短日植物）的作用，同時(shí)，也具有建立控制關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子水平的生理節(jié)奏相的作用。第二個(gè)作用稱為Entrainment,即一個(gè)生理節(jié)奏與另一個(gè)周期相似的循環(huán)的同步化(synchronization)或調(diào)整(adjustment)。例如生理節(jié)奏與太陽運(yùn)動(dòng)造成的黎明與黃昏的晝夜和溫度變化的同步，24小時(shí)周期。 內(nèi)在共發(fā)生模型(internal coincidence model)，植物體內(nèi)兩種或更多的節(jié)奏在一定光周期下達(dá)到重疊，

20、誘導(dǎo)光周期反應(yīng)。這是1960s Pittendrigh 提出的。在這個(gè)模型中，光周期通過調(diào)節(jié)生物鐘，保證兩個(gè)或更多的生物節(jié)律只在誘導(dǎo)性的光周期下重疊，這在某些生物節(jié)律的時(shí)間以固定的間隔從黎明開始，而另一些從黃昏開始時(shí)是可能發(fā)生的。 FKF1受光調(diào)控，長日下增加 CO mRNA 含量。 fkf1 突變體CO RNA水平下降如圖中虛線。 實(shí)線是野生型植物CO mRNA 水平。 由于藍(lán)光和遠(yuǎn)紅光通過CRY 和PHYA穩(wěn)定CO，黑暗中CO降解，因此在光下CO 蛋白水平上升。phyB 作用相反，在早晨促進(jìn)CO降解，因此修飾長日下CO蛋白表達(dá)波譜。長日下 phyB 促進(jìn)CO降解和FKF1 提高CO mRN

21、A水平的綜合結(jié)果在擬南芥FT形成和開花過程中起重要作用。光受體FKF1 蛋白的表達(dá)受生物鐘調(diào)控，在長日和短日下表現(xiàn)出晝夜節(jié)律。FKF1CDF1CO CO mRNA生物鐘的分子機(jī)理： 擬南芥生物節(jié)律震蕩器的分子模式 ：生物節(jié)律震蕩器是由一些生物節(jié)律基因組成的互鎖的反饋連鎖環(huán)構(gòu)成。 在這個(gè)生物鐘連鎖環(huán)中， CCA1 (Circadian and clock associated1),LHY(late elongated hypocotyls), TOC1(Time of cab expression)組成了反饋循環(huán)的中心環(huán)。 TOC1與ELF4(early flower 4),LUX( LUX a

22、rrhythmo),GI(gigantean),ELF3(early flower 3)共同激活CCA1和LHY的表達(dá), 被CK2(casin kinase II)磷酸化的CCA1和LHY抑制TOC1、GI、ELF3、ELF4、LUX的表達(dá)，從而完成了一個(gè)循環(huán)。 白天表達(dá)的TOC1基因類似物prr5/7/9的表達(dá)受被CK2(casin kinase II)磷酸化的CCA1和LHY的正調(diào)控，而這三個(gè)基因產(chǎn)物反過來抑制CCA1和LHY的表達(dá)，且三個(gè)基因需要共同作用。 21生物鐘的調(diào)控也發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平。LHY蛋白酶體降解調(diào)控，這與Det1有關(guān)。 N- 乙?；咸烟前被D(zhuǎn)移酶SPINDKY通過修飾G

23、I影響生物節(jié)律。 一個(gè)含有PAS/LOV區(qū)域， kelch重復(fù)序列和F-box的新的基因家族，包括ZEITLUPE(ZTL)、 LOV KELCH PROTEIN2(LKP2)、 FLAVIN binding KELCH REPEAT F-BOX(FKF)在擬南芥生物種途徑的蛋白降解起重要作用。LOV區(qū)域和趨光素（phototropin）相似，F(xiàn)KF的LOV區(qū)域受光激活，限制于光周期的調(diào)節(jié)。ZTL的表達(dá)在黃昏達(dá)到高峰而在黎明降到谷底，在白天發(fā)生蛋白酶介導(dǎo)的ZTL降解。F-box通過與目標(biāo)蛋白專一性結(jié)合，并將目標(biāo)蛋白泛素化而降解。ZTL是SCF的組成成分，結(jié)合TOC1進(jìn)入蛋白降解途徑，是TOC1

24、降解的關(guān)鍵成分。而TOC1通過CCA1和LHY的抑制和經(jīng)ZTL介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解，是決定節(jié)律周期的關(guān)鍵成分。 光質(zhì)對(duì)生物鐘的影響： 生物鐘的調(diào)控受光的調(diào)節(jié)，首先經(jīng)過光受體蛋白光敏素（phytochromes，吸收紅光/紅外光）、 隱花素（cryptochromes，對(duì)藍(lán)光/紫外光反應(yīng)）、趨光素（phototropin）和ZTL/FKF1/LKP2輸入光信號(hào),光的質(zhì)量也通過這些光受體發(fā)生作用。 黎明和黃昏都是光調(diào)節(jié)的信號(hào) ELF3 和TIC(TIME FOR COFFEE)對(duì)光的輸入進(jìn)行負(fù)調(diào)控。 光信號(hào)輸入被SENSITIVITY TO RED LIGHT REDUCED1(SRR1)正向調(diào)控。

25、一個(gè)bHLH（basic helix-loop-helix）轉(zhuǎn)錄因子光敏素相互作用因子3(PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR3, PIF3)通過與CCA1和LHY的G-box結(jié)合誘導(dǎo)它們的表達(dá)。 在酵母中PIF3和TOC1相互作用，因此PIF3是聯(lián)系光受體和生物鐘關(guān)鍵基因表達(dá)調(diào)控的重要因子。 光敏素B（PHYTOCHROME， PHY）通過其C-端的PAS 重復(fù)序列以活性形式與DNA結(jié)合的PIF3專一和可逆地結(jié)合，表明對(duì)光的感受直接調(diào)控生理鐘的負(fù)調(diào)控分支。隱花素（cryptochromes）通過其N端結(jié)合的蝶呤（pterin）和黃素發(fā)色團(tuán)（flavin chromop

26、hore）感受藍(lán)光/紫外光，通過其C-端使COP1(constitute photomorphogenic 1)失活。COP1是一般光形態(tài)反應(yīng)的抑制因子。趨光素的兩個(gè)PAS/LOV區(qū)域結(jié)合黃素單核苷酸發(fā)色團(tuán)flavin mononucleotide(FMN) chromophore,藍(lán)光的吸收觸發(fā)FMN和PAS/LOV區(qū)域的半胱氨酸基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，誘導(dǎo)構(gòu)象變化，激活C端Ser/thr激酶活性，啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)系列反應(yīng)。Zeitlupe(ZTL),flavin-binding kelch repeat F-box 1(FKF1), LOV kelch protein 2(LKP2)具有共同的結(jié)構(gòu)。其中

27、的F-box收集要進(jìn)行泛醌化的蛋白，六個(gè)kelch 重復(fù)序列介導(dǎo)蛋白蛋白之間的相互作用，使蛋白質(zhì)進(jìn)行降解。光周期的光受體蛋白的作用和結(jié)構(gòu) 蝶呤pterin黃素flavin黃素單核苷酸發(fā)色團(tuán)FMNFMNkinase植物的光敏素有五種形式：PHYA、 B、 C、 D、 E。PHYA在光下不穩(wěn)定，是將遠(yuǎn)紅光與黑暗區(qū)別的主要光受體。缺乏PHYA的擬南芥在短日條件下開花延遲。長日植物豌豆中PHYA也有相似的作用。PHYB、D、E在光下穩(wěn)定，是短日植物水稻的主要光周期光受體。 CO(Constants)基因在介導(dǎo)各種光周期信號(hào)包括光質(zhì)、溫度、生理鐘到開花時(shí)間的調(diào)控中起重要作用。長日植物擬南芥中， CO蛋白

28、激活FT基因，從而促進(jìn)開花。CO基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯受到生理鐘的調(diào)控，而且不穩(wěn)定。生物鐘調(diào)控的FKF1控制周期性Dof轉(zhuǎn)錄因子(cycling Dof transcription factor 1, CDF1)的穩(wěn)定性， 而CDF1是CO轉(zhuǎn)錄的抑制因子。FKF1可能是藍(lán)光激活，使CDF1降解，CO可以被轉(zhuǎn)錄。所以在白天只有在較遲的時(shí)候才能積累到足夠的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行翻譯。CRY2和PHYA具有穩(wěn)定CO的作用。在長日下，由于光照時(shí)間長，白天內(nèi)既有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物也有翻譯產(chǎn)物，而短日下，白天只有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，翻譯產(chǎn)物在黃昏后形成就降解。CO擬南芥CO在韌皮部和分生組織表達(dá)，通過與14-3-3蛋白的相互作用，促進(jìn)FT和

29、SOC表達(dá)。短日植物水稻中，CO類似基因HD1對(duì)FT類似基因HD3A有抑制子和激活子兩種狀態(tài)。長日下， HD1與光敏素同步表達(dá)，起抑制作用。短日下，活性光敏素促進(jìn)激活態(tài)的轉(zhuǎn)錄后修飾的HD1形式形成，保證長夜激活HD1表達(dá)，從而誘導(dǎo)開花。其他植物機(jī)理又有不同。(Pharbitis)韌皮部篩管伴胞CRY2FTFTIP1ER內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白FT結(jié)合蛋白+FTSAM莖頂端分生組織14-3-3 FD1HD3a (FT)AP1水稻生物鐘的溫度補(bǔ)償（Temperature compensation）效應(yīng)： 環(huán)境周期性的變化中除了光/暗周期性、日照長短的變化外還有與之相應(yīng)的晝夜溫度和季節(jié)溫度的變化，生理節(jié)奏并不因

30、晝夜溫差和季節(jié)溫差的變化而有很大的改變，維持在一定的范圍內(nèi)，生物鐘這種對(duì)溫度變化有一定穩(wěn)定性的反應(yīng)稱為溫度補(bǔ)償（Temperature compensation）。 生物鐘內(nèi)的關(guān)鍵基因GI、CCA1、LHY的作用是溫度補(bǔ)償?shù)姆肿踊A(chǔ)。 高溫下TOC1和GI表達(dá)量升高、LHY表達(dá)量降低，CCA1的表達(dá)高溫下對(duì)溫度沒有依賴性。TOC1、GI和LHY對(duì)高溫的反向反應(yīng)構(gòu)成了高溫下生理鐘溫度補(bǔ)償效應(yīng)。 低溫下TOC1表達(dá)量變化不大，但在gi突變體中節(jié)律周期縮短，成為12小時(shí)的周期，同時(shí)表達(dá)量降低。GI表達(dá)量低溫下在節(jié)律的峰值以外升高，峰值降低，CCA1低溫下野生型的表達(dá)同樣變化不大、但在gi突變體中節(jié)律

31、周期縮短，表達(dá)量下降。說明GI通過TOC1對(duì)LHY和CCA1進(jìn)行性溫度依賴性的調(diào)控，這幾個(gè)基因的共同作用在擴(kuò)展保持生理節(jié)奏正常運(yùn)行的溫度范圍中起重要作用。 FLC同樣是生物鐘中溫度補(bǔ)償?shù)闹匾诟邷叵律镧姷臏囟妊a(bǔ)償中起重要作用。高溫下FLC 引起周期的延長，由于 LD和LFD基因抑制FLC的表達(dá)，突變型ld和fld同樣在高溫下延長周期，但與flc突變型的共突變就沒有周期的變化，說明LD和LFD對(duì)周期的影響需要FLC的存在。FLC作用的目標(biāo)基因并沒有上述提到的生物鐘的關(guān)鍵基因。而其下游基因AGL20是一個(gè)重要基因。在基因組水平的研究中，132個(gè)受FLC調(diào)控的基因中，32個(gè)基因表達(dá)幅度最大，

32、其中MYB類型的調(diào)控因子LUX（LUX ARRHYTHMO,also called PHYTOLOCK1）受FLC調(diào)控的變化有明顯的周期性，并且與生物鐘有關(guān)，可能在TOC1、LHY和CCA1生物鐘循環(huán)中起著關(guān)閉循環(huán)的作用。2、激素的作用 赤霉素是開花決定過程中的重要激素，促進(jìn)短日條件下的開花，獨(dú)立于春化作用，不同于光周期的作用。在一些植物中可以取代春化作用。在長日條件下對(duì)開花決定影響較小。GA信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的一個(gè)成分Flowering promotive factor 1的過量表達(dá)和恒定激活GA信號(hào)的突變體都能使開花提前。GA合成步驟的第一步突變體，使擬南芥在短日下不開花。對(duì)GA不敏感的突變體gai在短日下開花延遲。 開花關(guān)鍵基因LFY8bp的啟動(dòng)子區(qū)域是GA信號(hào)作用的一個(gè)目標(biāo)，通過增加LFY基因表達(dá)促進(jìn)開花。這種作用與光周期對(duì)開花的作用不同。開花途徑中其他整合因子SOC1以及FT都受到GA信號(hào)途徑的調(diào)控。 脫落酸抑制開花，其他激素乙烯、菜子甾醇等也對(duì)開花有調(diào)控作用 第二節(jié) 花序(inflorescence)的發(fā)育 開花植物中有兩種基本花序，有限（determinate）花序和無限(indeterm