对于小麦、大麦等众多温带植物而言，寒冬不仅是一种环境挑战，更是其从营养生长过渡到生殖生长、启动开花结籽过程所必需的关键信号。这一现象被称为“春化作用”，即植物必须经历一段持续低温诱导才能实现开花转变。深入解析春化作用的分子机制，对于保障全球粮食安全及应对气候变化下的农业生产挑战具有重大意义。在分子层面上，春化过程的核心在于对关键开花抑制因子FLC的表达抑制。已知PRC2蛋白复合体通过催化FLC染色质位点的组蛋白H3K27me3修饰，进而抑制其转录；同时，长链非编码RNA COOLAIR与COLDAIR也被证实参与该调控过程。然而，非编码RNA介导的转录调控与PRC2主导的表观遗传沉默这两条通路之间是否存在功能关联，一直是该领域未解的核心问题。
近日，生命科学学院张数鑫团队在《The Plant Journal》上发表的研究论文“Cell Division Cycle 5 is important for exerting the repressive function of non-coding RNAs and PRC2 on FLCduring vernalization”为这一问题提供了关键答案。
该研究揭示，细胞分裂周期蛋白5（CDC5）在春化过程中发挥核心整合作用：一方面，CDC5为COOLAIR与COLDAIR的转录启动所必需，通过调节RNA聚合酶Ⅱ在FLC基因座上的富集，为基因沉默奠定基础；另一方面，CDC5与PRC2复合体成员直接互作，是PRC2有效实施H3K27me3修饰并沉默FLC的关键辅助因子。因此，CDC5将原先相对独立的“非编码RNA转录”与“PRC2表观沉默”两条路径紧密衔接，形成一个协同作用的闭环调控网络，从而确保FLC在春化过程中被精准、稳定地关闭。
这项研究不仅深化了对春化调控分子网络的理解，也为小麦遗传育种提供了新思路。通过调控CDC5及其下游网络，有望打破强冬性品种的育种限制，培育出对低温信号响应更灵敏、开花时间更具弹性的小麦新品种，从而增强作物在多变气候下的适应能力与产量稳定性。
图1.CDC5调控春化开花的工作模型
山东农业大学博士后辛昕为第一作者，张数鑫教授为论文的通讯作者。生科院李祥教授、杨巍副教授和张杰道副教授参与了该研究工作。该研究得到了山东省乡村振兴重点研发计划、小麦育种国家重点实验室“811”项目和东营市盐碱地综合利用专项的资助。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70600
编 辑：万 千
审 核：贾 波
