光周期是调控开花时间的重要外部因素，其核心机制在于生物钟调控FLOWERINGLOCUST(FT)及其上游调节因子的表达。然而，生物钟在调节棉花开花时间中的作用在很大程度上是未知的。

西北农林科技大学研究团队在frontiersinplantscience发表了一篇名为“GhLUX1andGhELF3AreTwoComponentsoftheCircadianClockThatRegulateFloweringTimeofGossypiumhirsutum”的文章揭示了GhLUX1和GhELF3是调节陆地棉开花时间的生物钟的两个组成部分。

在这项研究中，我们在棉花中克隆了两个生物钟基因GhLUX1和GhELF3.为了检查GhLUX1和GhELF3是否充当转录因子，在酵母细胞中进行了转录激活试验。含有pGADT7和pGBKT7-GhLUX1质粒的酵母细胞可以在四重脱落培养基上正常生长，而含有pGADT7和pGBKT7-GhELF3质粒的酵母细胞不能（图1A），表明GhLUX1具有转录活性，但GhELF3没有。GhLUX1的进一步分割表明GhLUX1-N（残基1-）具有转录活性，但GhLUX1-C（残基-）没有（图1B）。亚细胞定位实验表明，GhLUX1-GFP和GhELF3-GFP都可以被转运到本氏烟草细胞的细胞核中（图1C）)，表明GhLUX1和GhELF3都可能在细胞核中发挥作用。

GhLUX1的转录活性以及GhLUX1和GhELF3在细胞核中的相互作用表明GhLUX1可能会将GhELF3募集到靶基因的启动子以调节其转录。GhLUX1、GhELF3、GhCOL1和GhFT表现出节律性表达，并在不同光周期条件下在早花和晚花棉花品种中差异表达。

为了确定棉花开花时间是否受GhLUX1和GhELF3的调控，比较了GhLUX1、GhELF3、GhCOL1和GhFT在LD（16小时光照/8小时黑暗）和SD（8小时光照/16小时黑暗）中的表达模式。早花品种CCRI50和晚花品种GX11。所有四个基因在光周期条件下和在两个棉花品种中都表现出节律性表达模式（图2）。与GX11相比，CCRI50从LD的下午到凌晨的GhLUX1和GhELF3的表达水平较低，但GhLUX1的表达水平较高SD的下午和SD的晚上到早上的GhELF3表达水平较高（图2A，B），这表明GhLUX1和GhELF3可能抑制LD开花但促进SD开花。这种情况类似于LUXs和ELF3s抑制长日照植物(LDP)物种的开花但促进短日照植物(SDP)物种的开花。此外，CCRI50在LD和SD的早晨表现出较高的GhCOL1表达水平，在LD和SD的大多数时间表现出较高的GhFT表达水平（图2C，D），这与GhCOL1和GhFT促进开花的作用一致。

图2.GhLUX1，GhELF3，GhCOL1和GhFT的差异在晚花GX11和开花早CCRI50LD和SD条件下表达。双方表达GhLUX1和表达的GhELF3在拟南芥可能通过改变光周期开花途径中关键基因的振荡相位和振幅来延迟开花。棉花中GhLUX1的沉默和GhELF3的沉默都增加了GhCOL1和GhFT的表达并导致早花。综上所述，生物钟基因参与调控棉花开花时间，可作为早熟棉花品种选育的候选靶点。

图2.GhLUX1，GhELF3，GhCOL1和GhFT的差异在晚花GX11和开花早CCRI50LD和SD条件下表达。文献链接：


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