月季作为世界“四大切花”之首，具有极高的商业价值和独特的文化内涵。目前，我国切花月季种植面积已经超过40万亩，年产值突破亿元。切花月季生产主要是在温室中进行，由于薄膜、玻璃等覆盖材料的阻挡，光照不足是普遍存在的问题，尤其是在冬春和阴雨季节，严重影响切花月季的产量和品质。所以，人工补光是设施月季种植的关键技术之一。补光成本依据地区、光源和设施条件不同大约占生产成本的10-30%，已经成为制约我国月季产业提质增效的瓶颈问题之一。因此，研究月季光响应规律具有现实的生产需求和理论价值。
南京农业大学王长泉教授团队前期研究发现，月季是日中性植物，在光强满足的条件下，其开花时间对光周期相对不敏感。其中，RcCO在长日照条件下高表达并对月季开花发挥了主导作用，而RcCOL4则在短日照下高表达并发挥开花调控功能，且RcCOL4位于RcCO的上游。RcCOL4通过与RcCO蛋白互作促进RcCO与RcFT启动子上CORE元件的绑定，进而促进RcFT在短日照下表达，使得月季在短日照条件下也能开花，从而表现出光周期不敏感性（如图1所示）。该研究成果“AlternativeexpressionsofRcCOL4inshortdayandRcCOinlongdayfacilitateday-neutralresponseinRosachinensis”发表在国际学术期刊JournalofExperimentalBotany，法国农科院的BéatriceDenoyes教授对该成果进行了评述。
图1RcCOL4和RcCO协同调控月季光周期响应的作用机制
和光周期响应不同，月季对光强的应答却很敏感。团队前期发表在PlantPhysiology的成果显示，当光周期条件一致（16h光照/8h黑暗）时，无论有没有远红光（EOD-FR）补充，弱光（92μmol·m-2·s-1）下生长的月季比强光（μmol·m-2·s-1）下开花时间延迟2周以上，株高和节间都明显降低。在弱光条件下，RcPIF1、RcPIF3、RcPIF4在蛋白水平和转录水平都出现明显积累。干扰RcPIFs基因后月季花期和株高得到不同程度的恢复。这几个RcPIFs既能两两进行蛋白互作，同时都能与RcCO互作，CoIP结果证明四者形成复合体。光照强度通过改变该复合体的稳定性调控RcFT的转录水平和开花（图3）。可见，RcPIFs在月季光强应答中扮演了关键角色，而RcCO发挥了重要的调节作用。所以，要实现月季的精准补光不仅要选择最佳的光照长度，还要统筹考虑光强和光质的综合作用。
图2PlantPhysiology在线文章截图
图3RcPIFs和RcCO协同调控月季光强应答的作用机制
王长泉教授团队主要从事花卉发育生物学，以蔷薇属植物为主要对象，综合运用传统分离群体和QTL定位、现代分子生物学及多组学技术，发掘控制月季/玫瑰/蔷薇成花以及花器官发育的关键基因及调控网路，重点从光信号响应、低温春化和激素途径三个维度解析月季多次开花的分子机制，积累扎实的研究基础，发表多篇研究论文，得到了国家自然科学基金、新疆联合基金和国家重点研发计划的资助。
来源：南京农大