季节性生长对于生长在北方及温带地区的多年生树木的生存至关重要。短日照（Short days）是触发树木生长停止的关键环境信号，而生物钟作为一种内部计时器，负责协调生理过程与环境周期的同步。已有研究表明，在短日照条件下，晚间复合体（Evening Complex, EC）的组分EARLY FLOWERING 3（ELF3）参与调控杨树的生长停止，但其具体分子机制尚不明确。

近日，西部（重庆）科学城种质创制大科学中心罗克明教授与魏洪彬副教授团队在Cell Press 旗下期刊Cell Reports发表了题为“An antagonistic loop between the evening complex and GI-FKF1 shapes photoperiodic growth in Populus”的研究论文，揭示了杨树中一个由晚间复合体（ELF3.1-LUX）和长日照核心模块GI-FKF1 构成的拮抗反馈回路，该调控通路确保了光周期对树木季节性生长停止的精确调控。EC组分（如ELF3.1和LUX1/2）的功能解析为培育光周期不敏感的速生林木提供了明确的基因编辑靶点。

1. 晚间复合体（ELF3.1-LUX）是短日照诱导杨树生长停止的核心调控模块

蛋白互作实验证实，ELF3.1/ELF3.2均能与LUX1/LUX2（杨树LUX ARRHYTHMO同源蛋白）在细胞核内互作，共同形成EC复合体。在长日照（LD）条件下，ELF3.1表达峰值出现在ZT16，LUX1/2峰值出现在ZT10；而短日照能诱导二者的表达峰提前。通过构建elf3.1、elf3.2、elf3.1/3.2、lux1、lux1/2等多种敲除突变体，研究者分析了ELF3-LUX在季节性生长中的生物学功能。结果表明，在短日照条件下，elf3.1、elf3.1/3.2及lux1/2突变体对SD不敏感，而lux1单突表现出生长停止延迟的现象。田间试验进一步验证了这一表型，elf3.1、elf3.1/3.2及lux1/2突变体在秋冬季出现不落叶的“常绿”表型，证明ELF3.1-LUX是光周期信号调控毛白杨季节性生长的关键因子（图1）。

图1. ELF3.1 与 LUX1/2 对于短日照诱导的杨树生长停止至关重要

2. EC直接抑制生长促进因子FT2及其上游调控因子GI/GIL和FKF1a/b

在短日照条件下，elf3.1及lux1/2突变体叶中FT2、GI、GIL、FKF1a和FKF1b表达水平升高，这与突变体在短日照下维持生长的表型一致。通过EMSA、ChIP-qPCR 和双荧光素酶实验，研究者证实LUX1/2直接结合FT2、GI、GIL、FKF1a和FKF1b启动子中的LUX结合位点（LBS）或LBS-like基序，从而在转录水平直接抑制这些基因的表达。ELF3.1与LUX1/2发生物理互作，增强了对下游基因的抑制作用。

3. GI/GIL-FKF1复合体与ELF3.1-LUX物理互作，拮抗EC对FT2的抑制

通过Y2H、LCI和Co-IP实验，研究者验证了GIL和FKF1b能与EC组分（ELF3.1、LUX1、LUX2）相互作用。GIL-FKF1可降低EC蛋白的稳定性，并抑制LUX1/2与FT2启动子的结合，从而削弱EC对FT2的转录抑制，促进生长。这形成了一个转录-翻译反馈环路：EC抑制GIL-FKF1的表达，而GIL-FKF1蛋白反过来拮抗EC的功能。

4. 遗传上GI/GIL位于EC下游

为进一步阐明GI/GIL与ELF3、LUX1的遗传关系，研究者在elf3.1/3.2和lux1突变体背景下敲除GI/GIL。所得的多突变体材料（gi/gil >> elf3.1/3.2和gi/gil >> lux1）表现出与gi/gil突变体相似的表型，即在长日照条件下发生生长停止，同时叶片中FT2表达量显著降低，顶芽中LAP1和AIL1表达水平也下降。该结果表明，在遗传上GI/GIL-FT2调控模块位于ELF3-LUX1下游，介导光周期对毛白杨季节性生长的精确调控（图2）。

图2. GI/GIL作用于EC的下游以及本研究的调控模式图

综上，本研究确立了杨树中生物钟傍晚复合体（EC）作为短日照信号中枢的核心地位，并揭示其与GI-FKF1模块形成拮抗调控环路，共同控制光周期诱导的生长停止。在短日照条件下，EC直接抑制GI/GIL、FKF1a/b及FT2的表达，从而促进生长停止。相反，GI-FKF1复合体则通过削弱EC的转录抑制活性来拮抗其功能。这一相互调控回路赋予树木精确感知光周期的能力，并确保其季节性生长的适应性。从应用角度看，对EC组分进行工程化改造为培育光周期不敏感的树种提供了有前景的策略。其中elf3和lux突变体在短日照条件下延长营养生长期，可作为优异种质资源，用于选育适应不同纬度种植的生物能源林或用材林。

中心博士生刘华杰和李捷琼为该论文共同第一作者。中心魏洪彬副教授和罗克明教授为共同通讯作者。西南科技大学生命科学与工程学院高永峰副教授对本研究提供支持。该研究得到了国家重点研发计划子课题（2022YFD1201600）、国家自然科学基金面上项目（32371903）新重庆青年创新人才项目的资助以及西部（重庆）科学城种质创制大科学中心的大力支持。