基因的时序性表达在发育中起着关键作用。在发育基因调控网络（GRNs）中,表观遗传调控机制能够维持基因表达模式的稳定性,其主要分子机制包括DNA甲基化和组蛋白修饰。DNA修饰通常会导致基因永久性沉默,而组蛋白修饰则是在不同组织和不同时间调节基因表达的开关,而且组蛋白修饰的状态可以被重置。在基于组蛋白修饰的基因调控中,有两组蛋白质复合体催化功能相反的组蛋白标记。其一被称为多梳（Pc G）蛋白家族,它们催化抑制性标记H3K27me3和H2Aubi;而另一个属于三胸（Trx G）蛋白家族,它们催化激活相关标记,例如H3K4me3和H3K36me3。它们都首先在果蝇中发现,后来发现广泛存在于包括拟南芥在内的真核生物中。ULTRAPETALA 1（ULT1）编码一种具有DNA结合功能的SAND结构域蛋白,可以调节花序分生组织大小和维持根中干细胞动态平衡。ULT1与Trx G蛋白ATX1相互作用,调节花发育基因AGAMOUS,并且,ULT1缺失会导致开花时间延迟,但确切的分子机制仍不清楚。此外,ULT1还与Pc G蛋白EMF1相互作用控制ABI3表达,而ABI3也参与不定根再生（DNRR）过程。根据这些先前的研究结果,提出了如下问题:1)ULT1如何调控开花时间;2)ULT1是否参与根再生。主要发现如下:1.ULT1通过抑制生长素信号通路限制DNRR。ULT1的缺失导致叶外植体在生根率和生根能力这两个方面显著提高,体现出更强的DNRR过程。离体30分钟后,野生型和ult1-3叶外植体之间的ABI3表达没有显着变化。然而,编码生长素生物合成基因ASA1的激活因子ERF109和ASA1本身在ult1-3外植体中显着增加。同时,ERF109的抑制基因,即SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE（SPLs）家族中的SPL2、SPL10和SPL11没有显着变化。当施用外源生长素时,生根率和生根能力的差异消失了。YUCCA 2（YUC2）、YUCCA 4（YUC4）和YUCCA 6（YUC6）等其他主要的生长素生物合成基因的表达没有变化。这些结果表明,ULT1是通过独立于SPL2、SPL10和SPL11抑制ERF109从而抑制不定根形成。ULT1可能是一种新机制的一部分,与SPL抑制机制并行,通过抑制生长素合成来防止叶外植体因受伤而不定根过度增殖。由于ULT1与Polycomb蛋白EMF1相互作用,对于ERF109的抑制可能是直接的。也可能是ULT1作为Trx G因子激活了ERF109的转录抑制基因。2.ULT1通过自主途径促进开花。ULT1的缺失导致长日照（LD）和短日照（SD）下的开花时间表型均延迟。LD下的莲座叶数与SD的比值表明ult1突变体在日长通路中不受影响。GA处理后,ul1-3突变体开花加快,而春化试验表明,冷处理3-6周后,ult1突变体开花时间早于未进行冷处理的ult1。这些发现表明ult1突变体在日长、GA和春化途径中不受干扰,因此ULT1为抑制FLC的自主途径的成员。与此相一致的是,ult1-3 flc-5双突变体显示出与野生型相似的开花时间,在ult1-3中的晚花表型因FLC缺失而被完全恢复。3.ULT1抑制FLC表达。RNA-seq数据和RT-q PCR结果显示FLC在ult1突变体中升高（14和21天龄幼苗）。RNA-seq还揭示FLC是ult1-3中差异表达最高的基因。相比之下,其他开花时间途径的感应基因,如SHORT VEGETATIVE PHSAE（SVP）、FLOWERING LOCUS M（FLM）和CONSTANS（CO）没有显着变化。此外野生型和ult1-3突变体中的FLC::GUS染色试验证实了FLC的高表达,同时表明FLC在ult1-3的早期（4和10天龄幼苗,即4 DAG和10 DAG）表达量高且表达时间延长,而在野生型中,FLC在种子萌发10天后降低。虽然14 DAG幼苗的总COOLAIR表达在野生型和ult1-3中没有差异,但近端/远端COOLAIR的比例降低。这种减少也可以在1 DAG幼苗中发现,而在21 DAG时,差异是相反的。表明ULT1可能参与COOLAIR的激活和加工,进而导致FLC和COOLAIR沉默。4.ULT1抑制H3K4me3并促进H3K27me3。在ult1突变体中,FLC转录起始位点周围的组蛋白激活性标记H3K4me3水平升高。在全基因水平考察,两个ult1突变体中的H3K27me3的水平都降低了。在Y-2-H分析中,ULT1与CURLY LEAF（CLF）、SWINGER（SWN）和MULTI-COPY SUPPRESSOR OF IRA4（MSI4,也称为FVE）相互作用,它们都是PRC2组分。在荧光素酶互补图像分析中证实了ULT1与CLF和FVE的相互作用。ULT1也可以与自身相互作用。关于ULT1中SAND和B-box样结构域之间区域的生物信息学分析揭示了ULT1中未表征区域的42个残基与人类MORC3的CW型锌指结构域之间的结构同源性,置信度为58.9%。值得注意的是,ult1-1携带一个点突变,破坏了其中一个CW型锌指。这些发现表明ULT1可能是PRC2的招募者,进而导致H3K27me3介导的FLC和COOLAIR基因沉默,而ULT1和PRC2之间的相互作用可能需要CW结构域。综上,ULT1通过生长素途径抑制DNRR,通过抑制H3K4me3并促进H3K27me3抑制FLC表达,促进开花。本研究这项研究表明ULT1依赖的开花时间调节与光周期、GA和春化途径无关。由于FLC是ult1突变体中上调最多的基因,而FLC的缺失可以挽救ult1-3突变体的晚期开花表型,因此ULT1可能是FLC的抑制基因。此外,ULT1可以与作为经典自主通路成员的FVE相互作用。这些发现表明ULT1属于自主开花途径。ULT1还可以与CLF和SWN相互作用,同时失去ULT1导致FLC基因位点上H3K27me3水平的降低表明H3K27me3参与了ULT1介导的FLC抑制。然而,COOLAIR表达的变化预示了ULT1直接和/或间接调节FLC。而ULT1铰链区新发现的非典型CW结构域可能表明ULT1是组蛋白标记潜在的读取因子。此研究为后续深入解析ULT1分子机制打下了基础。