核孔蛋白复合体位于细胞核膜,它在核质之间大分子物质交换方面发挥通道功能。前期的研究证明核孔蛋白复合体会影响植物开花时间和生物钟周期,但是核孔蛋白是如何参与这些生物学过程的调控机制仍未有详尽报道。通过我们的研究,揭示核孔蛋白编码基因Nup96作为蛋白积累的负调控因子参与植物在长日照条件下的开花时间及生物钟周期长度调控。利用多种方法,我们发现Nup96蛋白与一种E3泛素连接酶HIGH EXPRESSION OF OSMOTICALLY RESPONSIVE GENE 1(HOS1)在体外和植物体内都能互作,而且体内的互作发生在核膜上。Nup96的功能缺失不会影响HOS1基因表达,但是会造成HOS1蛋白被降解;反过来,HOS1的缺失同样不会影响转录Nup96转录,但会使其蛋白含量减少,这说明Nup96与HOS1是一对相互维持稳定的蛋白。从表型上分析,nup96、hos1单突变体和nup96hos1双突变体具有相似的早花和长周期特点。转录组测序的数据也表明,在nup96和hos1单突变体中差异表达基因有50%以上是重叠的。这些结果暗示Nup96与HOS1构成一个蛋白功能模块(Nup96-HOS1)发挥作用。接着,我们筛选到Nup96-HOS1模块的目标靶蛋白CO和ELF3:其中CO是光周期开花途径的时间测量基因,ELF3则是生物钟周期长度的计时员(zeitnehmer)。进一步的详细分析发现,HOS1能泛素化ELF3蛋白;文献报道CO是HOS1泛素化底物。这样,Nup96-HOS1模块与CO和ELF3互作,调节这两种蛋白的稳定性。Nup96和HOS1基因突变都导致CO和ELF3在早上积累。CO蛋白在早上积累促进成花素基因FT表达,引起突变体植物早花;ELF3在早上积累抑制生物钟周期长度控制基因PSEUDO-RESPONSE REGULATOR9(PRR9)的表达,导致突变体生物钟周期延长。利用nup96和hos1单突变体及nup96 hos1双突变体进行遗传分析进一步证实,NUP96和HOS1基因协同调节植物的光周期开花时间和生物钟周期长度。根据以上结果,我们推测Nup96-HOS1模块可能是位于核孔蛋白复合体上负责早晨蛋白降解的平台,参与光周期日长测定以及生物钟周期长度的决定,从而调控光周期开花和生物钟的周期。研究结果不仅揭示光周期开花和生物钟调控的新机制,而且阐明核孔复合体的新功能,即参与调节蛋白质的动态平衡(homeostasis)。众所周知,基因功能调控的时空特异性具有重要意义。本研究结果为此理论提供强有力证据,证明蛋白稳定性在早晨的细胞核膜孔上的精细调控对植物光周期调控开花时间和生物钟长度决定具有重要意义。