冬性和二年生植物開花需要長時間環(huán)境低溫的誘導，該過程即春化作用。冬小麥的春化特性及其對冬春季氣溫的適應程度直接影響冬小麥產(chǎn)量。這一復雜生理現(xiàn)象自1918年發(fā)現(xiàn)以來，在遺傳學和生理學上的研究有了長足的進展，并在小麥生產(chǎn)上廣泛應用，許多春化相關基因也相繼被克隆，但植物細胞如何接受春化信號并激活分子網(wǎng)絡則幾乎一無所知。分子網(wǎng)絡的解析對于小麥品種改良和高產(chǎn)分子育種具有重要的意義。近日，中國科學院植物研究所種康研究組及其合作者揭示了蛋白糖基化修飾（O-GlcNAc）介導小麥細胞感受春化信號、啟動開花網(wǎng)絡的新機制。
研究發(fā)現(xiàn)，春化誘導基因（VER2）的超表達具有部分取代春化促進開花的功能，其編碼的凝集素蛋白VER2能與RNA結合蛋白VIP2（TaGRP2）形成蛋白復合物。兩者間的互作依賴于VER2磷酸化和TaGRP2（Thr17）的O-GlcNAc修飾。TaGRP2在未春化時結合春化基因TaVRN1的前體RNA，進而抑制其轉(zhuǎn)錄與開花啟動。隨著春化處理，TaGRP2（Thr17）的O-GlcNAc修飾水平升高。同時，磷酸化形式的VER2進入細胞核與O-GlcNAc修飾的TaGRP2直接作用，以解除TaGRP2對TaVRN1基因轉(zhuǎn)錄的抑制，完成春化作用對開花的啟動。這一機制保證了小麥在自然界適時進行開花結實。
該成果揭示了糖基化信號控制春化信號網(wǎng)絡的嶄新機制，是開花生物學研究的重大進展之一，對于小麥品種改良和分子育種具有重要意義。
研究成果于8月5日在線發(fā)表于Nature Communications（DOI: 10.1038/ncomms5572）期刊上，種康研究組博士研究生肖軍為該文的第一作者。研究得到了科技部“973”項目和國家自然科學基金委的資助。
糖基化信號參與春化作用分子網(wǎng)絡（磷酸化的VER2與糖基化的TaGRP2互作控制GRP2與TaVRN1前體RNA結合釋放其基因轉(zhuǎn)錄的阻遏，實現(xiàn)春化開花啟動過程）
