近日，实验室曲冠证教授研究组联合国内外科研团队在PNAS（中科院一区，IF5=10.6）上发表了题为“BpFLC coordinates seasonal and age-related flowering in Betula platyphylla through environmental cues and epigenetic regulation”的研究论文。系统阐明了白桦开花关键抑制因子BpFLC整合温度、光周期、年龄及表观遗传信号，协同调控季节性开花与年龄依赖开花的分子机制，为多年生林木花期精准调控和分子育种提供了新靶点。
多年生木本植物童期长，开花需在漫长生长中协调季节变化、营养积累与生殖转换，而经典开花抑制因子FLC在木本植物中如何连接环境信号与年龄信息尚不清楚。研究团队以白桦为材料，历经十余年持续研究，证实BpFLC不仅是强效开花抑制因子，也是“生长—繁殖”资源分配的关键开关，能够同时影响开花时间、生物量积累和木材品质。在机制上，上游调控因子BpHEN4与BpELIP1形成复合体，结合BpFLC第一内含子中的G-box元件协同激活其转录，使BpFLC进一步整合环境信号与植株发育阶段信息，实现精确的动态表达；同时BpFLC可直接抑制光周期核心基因BpGI，降低开花促进因子表达，从而连接春化通路与光周期通路。该研究首次揭示了林木中由内含子介导的FLC表观调控模式。
BpFLC在白桦开花调控中的工作模型
该成果兼具理论原创性与育种应用价值，为多年生林木“精准设计育种”提供了新靶点和新思路。以BpFLC为核心节点，可实现开花与生长的双向精准调控：敲除BpFLC能够打破童期壁垒、提前开花结实，显著压缩育种周期，加速优良基因型创制；适度提升BpFLC活性则可延迟生殖转换、延长营养生长期，促进生物量积累与材性改良，服务优质用材林定向培育。更为重要的是，该研究从环境信号、表观修饰与发育年龄协同调控的视角，揭示了多年生木本植物开花决策的分子逻辑，为树木“按需开花”提供了新范式，也为果树等多年生经济作物的花期调控与加速育种提供了重要启示。该成果对破解林木童期长、育种周期长的产业瓶颈，推动林业种业创新和高质量发展具有重要意义。
论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2518761123