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分枝是植物适应环境的一种形态策略，分枝模式也与作物产量息息相关。植物侧枝的发育受内源激素与外源环境信号共同调控，以往关于植物分枝分子机制的研究通常是基于拟南芥、豌豆、玉米及水稻等一年生植物，而目前对于多年生植物分枝的调控机制仍知之甚少。由于温度和日照时间在年际间有显著的季节变化，多年生植物需要在不同的季节采取相应的侧枝生长策略，来适应四季环境变化。年5月11日，PNAS杂志在线发表了来自瑞典农业科学院RishikeshP.Bhalerao课题组题为“Ageneticframeworkforregulationandseasonaladaptationofshootarchitectureinhybridaspen”的研究论文。该研究以杂交山杨（Populustremula×tremuloides）为研究对象，表明开花调控因子TFL1和AP1的同源蛋白在调控侧芽萌发的过程中功能拮抗，AP1的同源蛋白LAP1在春夏季促进侧枝发育，而入秋后的短日照和低温环境激活TFL1基因的表达，抑制LAP1功能从而阻止继续分枝。本研究首先对杂交山杨做打顶处理，并检测了打顶前后的侧芽生长过程中的基因表达水平，发现细胞增殖调控因子AINTEGUMENTA-LIKE1(AIL1)基因和参与细胞分裂素信号转导的HISTIDINEPHOSPHOTRANSMITTER4(AHP4)在此过程中表达上调，而具有抑制分枝功能的转录因子BRANCHED1(BRC1)及开花调控因子TERMINALFLOWER1(TFL1)基因在侧芽萌发时表达下调。利用RNAi对TFL1敲低后导致山杨产生了更多的侧枝，而TFL1过表达植株打顶后侧芽的萌发率则显著降低，表明TFL1参与抑制山杨侧芽发育。TFL1-RNAi植株中开花调控因子APETALA1(AP1)的同源基因LIKEAPETALA1(LAP1)的表达水平上调。LAP1过表达（LAP1oe）显著促进山杨侧枝的发育，而LAP1的缺失突变可以完全互补TFL1-RNAi植株侧枝过度生长的表型，说明LAP1基因位于TFL1的下游，TFL1通过抑制LAP1的表达水平来限制侧枝发育。本研究随后通过wild-type植株和LAP1oe植株的嫁接实验证明LAP1只能在原位激活侧枝发育。LAP1oe植株的侧芽中TFL1和BRC1基因的表达量下调,AIL1和AHP4表达量上调，遗传学实验证明BRC1,AIL1和AHP1基因都处于LAP1的下游。研究中选取短日照和低温作为入冬的标志性环境因素。生长于该条件下的LAP1oe植株的侧枝发育完全被抑制，其BRC1和TFL1基因表达量显著上调。而在LAP1oe的背景下降低TFL1表达量（LAP1oe/TFL1-RNAi），则能使侧枝持续发育，不再受到短日照和低温的抑制，说明TFL1在秋冬季通过抑制LAP1的功能而限制继续分枝。综上所述，本文证明多年生植物通过TFL1-LAP1的拮抗功能调控BRC1转录因子的表达并影响细胞分裂素信号转导途径，实现在春夏季舒枝散叶、秋冬季减少分枝以越冬的生长策略。论文链接：