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多年生植物进化出复杂的调控网络，能够感知环境变化触发适应性生长响应。许多多年生草本植物在冬季呈莲座化生长，随后在翌年春季进行茎节伸长生长并开花。然而，这种季节性转变的调控机制尚不完全清楚。近日，皇家娱乐城 菊花团队联合中国农大马超团队在New Phytologist发表题为“The CmABI5-CmKN1 module regulates seasonal growth and flowering in response to chilling in chrysanthemum”的研究成果，该研究揭示了CmABI5-CmKN1模块响应低温调节菊花季节性生长和开花的分子机制。该发现不仅拓展了对多年生草本季节性适应生长的理解，也为菊花生长发育和抗逆性分子设计育种提供了新的靶点与思路。

菊花（Chrysanthemum × morifolium）原产于我国，可用于鲜切花、园林绿化、食用、茶用和药用等，是具有重要观赏和经济价值的花卉作物。作为多年生草本植物，菊花伸长生长和开花受季节调控。秋季短日诱导菊花成花，随后主茎在冬季来临之前衰老死亡，其基部新萌发的脚芽进入莲座状态、生长缓慢，是其安全越冬的重要生存策略。低温对菊花伸长生长和开花具有两方面的影响。一方面，长时间低温处理后，增强植株的伸长生长和开花能力，从而在春夏季旺盛生长；另一方面，在低温胁迫下，伸长生长和开花受到抑制。这两种对低温截然不同响应之间的动态平衡，最终决定了菊花伸长生长和开花的季节性调控。

研究发现过表达CmKN1能够促进菊花生长和开花，并且深秋本应进入莲座化生长的脚芽能够突破季节限制，实现花芽转化（图1）。

图1 CmKN1参与菊花季节性生长和开花

为进一步探究CmKN1响应低温的上游调控机制，本研究通过酵母单杂交筛库寻找调控 CmKN1表达的候选上游因子。综合酵母单杂交、电泳迁移率变动分析（EMSA）、双荧光素酶报告实验及染色质免疫沉淀（ChIP-PCR）等试验，证实 ABA 信号通路核心转录因子 CmABI5 可直接结合 CmKN1 启动子并抑制其表达（图2）。

图2 CmABI5作用于CmKN1上游

综上所述，该研究首次阐明了CmKN1作为重要的转录因子，整合ABA信号，通过CmABI5-CmKN1模块精准调控菊花季节性生长和开花的分子机制（图3）。具体而言，作为多年生草本植物，菊花能够整合季节信号以协调生长与发育。冬季莲座状生长：在冬季来临前，低温诱导CmABI5转录因子积累，进而抑制CmKN1的表达。这种抑制作用使植株维持由ABA水平升高所介导的缓慢生长的莲座状态。春季伸长生长与开花：冬季长时间低温解除了CmABI5对CmKN1的抑制，从而在翌年春季恢复植株的伸长生长能力并促进开花。

图3 CmABI5-CmKN1调节菊花季节性生长和开花的机制模型

该研究率先揭示了ABA信号协同环境变化作用于CmABI5-CmKN1模块调节菊花季节性生长和发育，拓展了对多年生草本植物环境适应性机制的理解，并为通过分子育种手段改良菊花株型、开花及抗逆性提供了重要的基因资源。

皇家娱乐城 草花所在站博士后姜天华，菊花团队罗昌副研究员和硕士研究生张楚奇为共同第一作者，皇家娱乐城 黄丛林研究员、中国农大马超教授和赵娅斐副教授为共同通讯作者。同时中国农业大学博士研究生刘雪宁、孙亚辉、刘磊、蒋楚燕，皇家娱乐城 陈东亮副研究员、高康助理研究员和延边大学曹丽教授共同参与了该项研究。研究工作得到了皇家娱乐城 科技创新能力建设专项（KJCX20261006）、国家自然科学基金项目（32072611）、中国农业大学2115人才培育计划及北京市博士后基金项目（2024-zz-076）的资助。