植物的生長發育在其一生中受到光和溫度的精確控制。 根據植物開花 對日照長度的要求，植物可以分為長日照植物（ 如擬南芥 ）、短日照植物（如 水稻 ） 以及日中性植物（如番茄）。然而，光周期和季節變化如何影響日中性植物的生理反應的機制仍不清楚。

近日，中科院華南植物園鄧書林團隊在Plant Physiology發表了題為Tomato CONSTANS-Like1 promotes anthocyanin biosynthesis under short day and suboptimal low temperature的研究論文，解析了 SlCOL1-SLAN1模塊協同調控短日照低溫條件下花青素 積累的新機制。

植物已經進化出一種感知和響應光周期變化的機制，可以根據季節和環境線索 調節植物 生長和發育?；ǖ倪^渡是植物生長發育的關鍵階段，標志 著 植物從營養生長到生殖生長的轉變。先前研究表明，C ONSTANS（CO） 是植物對光周期反應的重要調控因子，在植物開花調控中起著核心作用。但是對于光周期不敏感植物的CO及其類似蛋白COL的分子功能仍缺乏深入研究。

該研究發現，番茄 CONSTANS-Like 1 （ SlCOL1 ） 作為 CO 的同源基因 ， SlCOL1 不影響番茄在長日照（LD）和短日照（SD）下的開花時間。 通過分析 Slcol1 突變體的RNA-seq ， 發現 Slcol1 突變體中顯著下調的基因主要富集在 類黃酮 途徑中，尤其是花青素生物合成結構和調控基因。RT- q PCR實驗結果也顯示 Slcol1 突變體中花青素生物合成結構和調控基因的表達水平顯著低于野生型。觀察表型發現，在SD下顯著誘導番茄葉片中花青素的積累，但 Slcol1 突變體葉片中花青素的含量顯著低于野生型。同時，也發現SD下的 Slcol1 突變體中花青素生物合成結構和調控基因的表達被抑制。

25℃和15℃SD條件下，Slcol1突變體和WT的表型

研究結果表明，SlCOL1不能直接激活花青素生物合成結構基因的啟動子表達 ， 但通過Dual-LUC、Y1H、EMSA和 ChIP -qPCR實驗驗證SlCOL1能夠直接結合調控花青素生物合成MBW復合體中的關鍵基因 Hoffman ’ s Anthocyanin 1 （ SlAN1 ）的啟動子G-box1元件并激活其表達。 同時，實驗證明SlCOL1可以與SlAN1相互作用，促進SD下花青素合成結構基因的表達，進而促進花青素的生物合成。短日照環境常常伴隨著亞適低溫環境，例如北半球秋季。在短日照亞適低溫（15℃）環境能夠誘導 SlCOL1 表達水平上調進一步促進花青素的積累，積累的花青素有助于番茄清除活性氧 （ROS） ，以適應秋季環境。

綜上所述，SlCOL1-SlAN1模塊協同調節低溫和低溫條件下的花青素積累，有助于番茄抵御自然界寒冷的秋冬季節。

SlCOL1調控番茄花青素合成以適應秋季環境的作用模型

中 國 科 學 院華南植物園 博士 生劉賽（現為華南植物園博士后） 和 助理研究員呂善武為該論文的共同第一作者；鄧書林研究員為本論文的通訊作者 ；張藝副研究員和劉思綺 碩士 研究生也參與該研究。該研究得到 國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和廣東科技計劃項目 等項目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf190