奈良科学技术研究院和南京大学的研究人员发现，KNUCKLES(KNU)是一种小型多功能蛋白质，可以帮助花朵正确及时地完成发育。KNU 停止了两个基因之间的反馈循环，发挥多种作用，使花生殖器官在短时间内正确形成。这项研究将有助于粮食作物的遗传研究和全球粮食生产。

花朵如何在有限的时间内正常形成一直是个谜，至少到现在为止。来自和中国的研究人员发现了一种多任务蛋白质如何帮助花朵按预期发育。

在发表在《国家科学院院刊》上的一项研究中，南京大学和奈良科学技术研究所的研究人员发现，一种小蛋白质起着多重作用，可确保花的生殖器官在短时间内正常形成。

花从花分生组织发育而来，分生组织分化产生萼片、花瓣、雄蕊和心皮。这些花器官的正常发育取决于在一定时间内完成分生组织的发育。在花发育的早期阶段，干细胞为花器官的形成提供细胞来源。在花分生组织中，干细胞活性通过WUSCHEL(WUS)(一种识别花干细胞的基因)和 CLAVATA3(CLV3)(一种由 WUS 激活和维持的干细胞标记基因)之间的反馈回路维持。

“一种叫做 KNUCKLES (KNU) 的小蛋白质直接抑制 WUS，这导致花干细胞活动在正确的时间完成，”该研究的主要作者 Erlei Shang 说。“尚不完全清楚的是，强大的花干细胞活动如何在有限的时间内完成以确保心皮发育。”

“该团队的研究表明，在拟南芥中，由于 KNU 通过其特定位置的作用发挥多种功能，KNU 可以在特定的花卉阶段完全停用强大的花卉分生组织，”资深作者 Toshiro Ito 说。

KNU 抑制和沉默 WUS，并直接抑制 CLV3 和 CLV1(一种编码 CLV3 肽受体的基因)。因此，KNU 通过转录和表观遗传机制(即那些不涉及潜在 DNA 序列变化的机制)消除了 CLV3-WUS 反馈回路。此外，KNU 与 WUS 蛋白发生物理相互作用，WUS 蛋白抑制 WUS 维持 CLV3，破坏维持花分生组织所需的相互作用。

“我们的研究结果揭示了一条调控途径，其中 KNU 在支持花分生组织在短时间内完成发育方面发挥关键作用，并确保花的生殖器官正常形成，”通讯作者孙博说。

这项研究的结果将有助于水稻、西红柿和玉米等粮食作物物种的遗传研究。了解本研究中发现的花卉分生组织终止机制将有利于全球粮食生产的作物产量。