南京师范大学考研，南京师范大学考研分数线
顶端弯钩(apical hook) 是植物在出土过程中为保护子叶和幼嫩分生组织免受土壤颗粒带来的机械损伤所演化出来的一种特殊结构。HOOKLESS1 (HLS1)是顶端弯钩形成的关键调控因子，其缺失突变导致植物不能形成顶端弯钩。此外，HLS1在植物热形态建成和开花时间等方面也起重要调控作用。虽然HOOKLESS1基因早在上世纪90年代就被克隆，但是其具体的生化功能以及起源演化历程目前都不清楚。
近日，南京师范大学朱自强教授团队在Communications Biology发表了题为“The origin, evolution and functional divergence of HOOKLESS1 in plants”的研究论文，阐明了植物中顶端弯钩维持重要基因HLS1的起源及功能分化过程，并进一步揭示了HLS1调控植物开花时间的分子机理。
该研究首先利用比较基因组学和系统发育学方法，在32种代表性植物基因组中对HLS1的同源基因进行鉴定，发现HLS1直系同源基因起源于早期陆地植物，陆地植物不同类群中HLS1的旁系同源拷贝源自多次类群特异的复制事件，陆地植物中不同HLS1同源拷贝的结构域和关键氨基酸位点较为保守（图1）。
图1. 植物HLS1同源基因的系统发育树和结构比较
该研究还发现拟南芥HLS1能够抑制植物成花素FT基因的表达并延迟植物的开花时间。进一步研究表明，HLS1直接与转录因子CO相互作用，并抑制CO的转录活性，从而实现对FT及开花时间的调控（图2）。
图2. HLS1抑制CO的转录活性
最后，作者将来自地钱 (Marchantia polymorpha)、小立碗藓(Physcomitrium patens) 和卷柏 (Selaginella moellendorffii) 的HLS1同源基因分别过表达到hls1-1突变体中，发现这些HLS1同源基因均能较大程度回复hls1-1的热形态建成缺陷，但并不能在顶端弯钩发育和开花时间中发挥作用（图3），表明HLS1在以细胞伸长所引起的热形态建成方面的功能是古老的，但其在顶端弯钩发育或开花时间调控中的作用可能主要是在双子叶植物中获得的。
图3. HLS1在植物中的功能分化
综上所述，该研究证实了HLS1在植物开花时间调控中的功能，并为植物中HLS1基因的起源和功能分化提供了进化视角。
南京师范大学博士后王齐、硕士生孙婧晏、王苒和张振华博士为该论文的第一作者，朱自强教授为该论文通讯作者。南京师范大学钟伯坚教授和已毕业的硕士生刘娜娜、晋欢欢参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省科技厅面上项目、广东省普通高校植物细胞工厂分子设计重点实验室开放课题、江苏省青蓝工程和优势学科的经费资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s42003-023-04849-4
南京师范大学考研(南京师范大学考研分数线)