相分離作為生物大分子在細胞內形成無膜結構，在生物體的發育和訊號轉導過程中發揮著重要功能。植物光週期調控因子CONSTANS (CO)蛋白能夠與核轉錄因子NF-YB2和NF-YC9互作，共同啟用開花關鍵基因FLOWERING LOCUS T (FT)的表達，進而促進植物成花轉換。而相分離在這個過程中是否發揮作用以及具體的分子機制仍不清楚。
近日，中國科學院華南植物園農生中心侯興亮研究員和新加坡南洋理工大學繆巖松副教授透過合作研究揭示了相分離在植物開花過程中的具體調控機制。研究發現CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分離，為深入解析其具體的形成機制和調控功能，研究人員分別利用原生質體、體外實驗體系以及轉基因植株檢測這些轉錄因子對FT基因表達的調控。結果發現，CO蛋白在光訊號響應下逐漸積累，並從擴散狀態形成聚集的滲透簇，這一過程依賴於B-box基序；而NF-YB2和NF-YC9與CO透過多價共組裝，維持CO液相凝聚體組裝狀態和轉錄活性，阻止CO抑制性慢擴散凝聚體的形成，後者會阻礙FT表達的啟用。
為了探明NF-Y因子如何維持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體具有流動性，從而開花基因的轉錄啟用。研究人員發現NF-YC9的內在無序區域（IDR）包含一個多谷氨醯胺（polyQ）基序，透過最佳化谷氨醯胺殘基重複次數能夠調節CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體的功能物質屬性，並影響CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9識別特定的FT啟動子，形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚體具有液相流體性，從而允許FT的轉錄啟用。
該研究揭示了相分離在植物成花轉換過程中的關鍵作用，闡明植物如何透過調控轉錄因子凝聚體狀態這一微妙的策略精確控制開花程序，為植物光週期成花途徑機制的認識提供了新的見解。相關研究成果已近期發表在國際學術期刊The EMBO Journal上。中國科學院華南植物園博士後黃翔和新加坡南洋理工大學博士後馬智明為該論文共同第一作者，侯興亮研究員和繆巖松副教授為共同通訊作者。該項研究得到廣州市科技計劃、廣東省重點領域研發計劃等專案的資助。
論文連結：https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00293-0
來源：中科院華南植物園
