抽薹开花抑制因子FLC 表观遗传调控研究进展

FLOWERING LOCUS C（FLC）是植物抽薹开花调控网络中关键的开花决定因子。随着表观遗传学的发展，人们发现组蛋白修饰等表观调控FLC 的表达在植物抽薹开花时间调控中起着非常重要的作用。FLC 的抑制因子或促进因子通过改变组蛋白氨基酸的共价修饰（如乙酰化、甲基化等），影响FLC基因所在区域的染色质重塑，调控FLC 转录表达水平，从而调节植物抽薹开花。本文就近年来国内外对植物抽薹开花关键调控基因FLC 及表观遗传调控其表达研究现状进行了综述，并针对目前研究中存在的问题提出了今后的研究方向和重点。     

胡萝卜SOC1同源基因对光周期的响应及其功能

基于先期抽薹敏感的‘松滋野生’和耐抽薹的‘Amsterdam’胡萝卜转录组测序结果,分析胡萝卜中SOC1同源基因对光周期的响应规律及其功能。胡萝卜中存在2个SOC1同源基因:DcSOC-1和DcSOC-2,具有完整的开放阅读框(ORF),分别编码217和211个氨基酸,均包含MADS-box和K-box结构域,C末端含有保守的SOC1 motif基序。系统进化树分析表明,DcSOC-1和DcSOC-2与猕猴桃Ac SOC1f和葡萄Vv SOC1的亲缘关系较近,属于SOC1/TM3亚家族。在长/短日照处理下,DcSOC-1在‘松滋野生’叶片中的相对表达量均显著高于‘Amsterdam’,且长日照能促进其表达,而DcSOC-2在‘松滋野生’和‘Amsterdam’中的表达水平较低。在春、秋两季生长过程中,DcSOC-1在‘松滋野生’叶片中的最高表达量分别达到522.4和401.7,而在‘Amsterdam’中均呈低水平表达,与先期抽薹率呈极显著正相关,说明DcSOC-1对胡萝卜的先期抽薹起着重要作用。     

胡萝卜回交渐渗系表型遗传变异研究

以野生胡萝卜品种松滋野生(Ws)和欧洲橘色栽培品种Amsterdam(Af)为亲本构建的223个回交渐渗系为试材,深入分析Ws染色体片段在回交渐渗系后代中的遗传表现。通过两年对12个农艺性状的调查,结果表明,叶片质量、根质量、根肩宽、根中宽、根尖宽、绿肩、干物质含量、单株质量、叶片质量/根质量、根中宽/根长在两年间呈极显著差异,2014年和2015年前4个主成分累积贡献率分别达到80.36%和83.28%。相关性分析结果表明,根质量和单株质量均与其他性状呈极显著或显著相关;而干物质含量除了与叶片质量/根质量呈极显著正相关外,与根质量、根肩宽、根中宽、根尖宽、单株质量、根中宽/根长均呈极显著或显著负相关。基因型分析与聚类结果表明Ws染色体被随机导入了Af中。     

赤霉素对胡萝卜生长及产量的影响

以新胡萝卜1号和新黑田两种品种的胡萝卜为试材,采用100、200、300mg·kg-1的赤霉素在其幼苗期、叶生长期、肉质根生长期3个时期分别喷施和累积喷施,研究不同时期、不同浓度赤霉素对这两种品种胡萝卜产量的影响。结果表明:赤霉素对两种胡萝卜的株高、叶长等植物学性状和产量均有影响,在幼苗期喷施300mg·kg-1和在叶生长期喷施200mg·kg-1赤霉素对新胡萝卜1号植物学性状增长效果最好,在幼苗期喷施100mg·kg-1对产量增长效果最好;在幼苗期喷施100mg·kg-1和肉质根生长期喷施200mg·kg-1对新黑田的植物学性状的增长效果均最好,在幼苗期和叶生长期累积连续喷200mg·kg-1对产量增长效果最好。在3个时期喷施赤霉素对两种胡萝卜都有促进开花抽薹的作用。在幼苗期、叶生长期、肉质根生长期连续累积喷施200mg·kg-1对新胡萝卜1号开花抽薹的促进作用最强,在肉质根喷施300mg·kg-1对新黑田的促进作用最强。     

高原夏季胡萝卜肉质根内源激素变化及其与先期抽薹的关系

以胡萝卜耐抽薹品种‘新秀三红’和易抽薹品种‘岐山透心红’的未抽薹和抽薹植株的肉质根为材料,研究了高原夏季胡萝卜肉质根内源激素变化及其与先期抽薹的关系。结果表明：苗期肉质根内源激素含量逐渐下降;叶片旺盛生长期GA3、GA4、IAA和IPA含量先升高后下降,ZR和DHZR含量持续下降后逐渐升高;肉质根迅速膨大期ZR和IAA含量逐渐升高,其它激素含量均渐下降。长日照条件下,易抽薹品种中未抽薹植株肉质根的内源GA3和ZR含量较低,GA4和IAA含量较高,与耐抽薹品种的差异均显著;易抽薹品种中先期抽薹植株肉质根的IAA和IPA含量较高,GA3和ABA含量较低,与其未抽薹植株肉质根的差异均显著。较低含量的GA3与较高含量的IAA促进胡萝卜的先期抽薹,较高的IAA/ZR、GA4/ZR比值可导致胡萝卜的先期抽薹。     

番茄抗黄化曲叶病毒病相关基因ClNLR 的功能分析

 在前期通过转录组研究发现1 个NBS-LRR 类抗病基因（Solyc05g009760.1）在抗TYLCV 番茄材料‘CLN2777A’中上调表达，推测可能参与抵抗TYLCV 侵染的防卫反应的基础上，以‘CLN2777A’ 番茄为材料，通过RT-PCR 克隆该基因全长cDNA 序列，命名为ClNLR。荧光定量PCR 发现ClNLR 在番 茄‘CLN2777A’的根和叶片中高水平表达。ClNLR 在本氏烟叶片上的瞬时表达诱导了过敏性反应。病毒 诱导的基因沉默（VIGS）抑制ClNLR 基因在抗病番茄‘CLN2777A’中表达后，接种TYLCV，检测叶片 带毒量，发现VIGS 处理的番茄植株体内的TYLCV 积累量与其ClNLR 基因表达水平成反比。这些研究结 果表明ClNLR 可能为抗番茄黄化曲叶病的相关基因。     

洋葱开花相关基因AcLFY 的克隆与表达分析

 以洋葱（Allium cepa L.）品系‘1007’为试材,采用同源基因克隆及RACE-PCR 的方法, 获得植物开花调控关键基因LEAFY 的同源基因的cDNA 序列,命名为AcLFY,GenBank 登录号为 JX275962。序列分析表明,该基因包含1 个1 119 bp 的开放阅读框,编码372 个氨基酸,该氨基酸序列 含有5′-N 端脯氨酸富集区,亮氨酸拉链结构和中央酸性区,具有LEAFY（FLO）家族的典型结构特征。 同源分析表明,该氨基酸序列与水仙的同源性接近70%,与其他高等植物LEAFY 类蛋白的同源性均在 50%以上。进化树分析表明AcLFY 与单子叶植物的亲缘关系高于双子叶植物。荧光定量结果显示,AcLFY 在洋葱抽薹开花的整个过程中都有表达,在抽薹初期的花序分生组织中表达量最高,在花器官中只有微 量表达,花器官形成后,主要在叶片中表达。     

茎瘤芥AP2/EREBP 转录因子基因BjABR1 的克隆和表达分析

 以茎瘤芥（Brassica juncea var. tumida Tsen et Lee）‘永安’为材料,通过RACE 和RT-PCR 技术得到1 个AP2/EREBP 转录因子基因的cDNA 全长序列和基因组DNA（gDNA）序列,该基因与拟南 芥AtABR1 基因的氨基酸序列相似性高达72%,因此命名为BjABR1（GenBank 登录号：JQ713825.1）。BjABR1 基因gDNA 序列含1 个内含子;cDNA 序列全长1 514 bp,含有1 个1 146 bp 的开放阅读框（ORF）,编 码381 个氨基酸;其推定编码的蛋白分子量为41.674 kD,等电点为9.11,具有14 个磷酸化位点,含1 个典型的AP2 DNA 结合域和1 个CMX-1 基序。洋葱表皮细胞的瞬时表达显示,BjABR1 蛋白定位于细 胞核。荧光定量PCR 分析结果表明,该基因在茎瘤芥不同发育时期的根、茎、叶中均有表达,但在根中 表达量极高;在对茎瘤芥组培幼苗进行高盐、渗透压和低温3 种非生物胁迫处理后发现,3 种胁迫均能诱 导该基因表达,但其对高盐的响应更为迅速。     

芥菜开花相关基因AGL24的表达及与SOC1、SVP和FLC蛋白的互作

为阐明芥菜（Brassica juncea Coss.）开花激活因子AGL24的表达特性及其在开花途径中与调节因子SOC1、SVP和FLC蛋白的互作机制,从‘青叶芥’中克隆了680 bp的AGL24基因,它编码221个氨基酸。序列分析表明：芥菜AGL24含有M、I、K和C域,分别有59、11、102和47个氨基酸,与油菜AGL24亲缘关系较近。荧光定量PCR分析发现：在低温春化途径和长日照光周期途径中,AGL24在叶片和茎尖中均有表达,营养生长期表达量较低,而生殖生长期表达量迅速增加;AGL24在光周期途径中的表达峰值要早于低温春化途径。酵母双杂交试验表明：全长AGL24与开花信号整合子SOC1蛋白能够互作,激活酵母报告基因AUR1-C、HIS3、ADE2和MEL1,在QDO/X-α-Gal/AbA平板培养基上长出蓝斑。另外,分别去掉M域后的截短体AGL24与SOC1也能相互作用。β–半乳糖苷酶活性检测发现：截短体杂交组合AGL24 × SOC1的互作强度显著高于全长杂交组合AGL24 × SOC1。然而全长AGL24或截短体AGL24 均不能与光周期途径核心抑制子SVP互作,也不与低温春化途径核心抑制因子FLC相互作用,说明AGL24并不是SVP或FLC的直接靶蛋白。     

胡萝卜根中主要类胡萝卜素含量相关QTL的精细定位

以白色的野生胡萝卜‘松滋野生’(Ws)和橘色的栽培胡萝卜品种‘Amsterdam’(Af)为亲本构建的回交重组自交系(BIL)为试材,基于低倍重测序技术开发SNP标记,构建了由1 976个Bin标记组成,包含29 435个SNP标记的遗传图谱。图谱总距离834.28 c M,平均图距0.42 c M。通过对胡萝卜肉质根中类胡萝卜素含量相关QTL分析,在连锁群LG04和LG08中检测到调控α–胡萝卜素、β–胡萝卜素、ζ–胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质和总类胡萝卜素含量的主效QTL(M-QTL)2、2、3、2、2和2个,表型贡献率为11.47%~19.18%;另检测到调控α–胡萝卜素、β–胡萝卜素、ζ–胡萝卜素、玉米黄质和总类胡萝卜素含量的上位性QTL(E-QTL)1、1、2、1和1个,表型贡献率为2.50%~3.66%。在M-QTL显著区间内共检索到36个有功能注释的预测基因,其中Dck018297为ζ–胡萝卜素脱氢酶2基因,与调控β–胡萝卜素合成和总类胡萝卜素含量有关;Dck008006为乙烯响应因子2.2的同源基因,与调控α–胡萝卜素、ζ–胡萝卜素合成有关;Dck029898为转录因子b HLH135的同源基因,与调控玉米黄质合成有关。     

种芽春化和绿体春化对大白菜现蕾及开花时间的影响

以100个大白菜品种的高代自交系为试验材料,研究了种芽春化和绿体春化两种春化方式对大白菜现蕾时间、开花时间的影响。结果表明:种芽春化处理的100个大白菜品种的平均现蕾时间、开花时间比绿体春化处理分别提前了15.0d和11.5d。其中春泉大种芽春化不能使其现蕾和开花,而绿体春化则可以使其现蕾,这可能是因为参与两种春化方式调控的分子机制不同。不同冬性的大白菜品种在两种春化处理方式下,其现蕾时间、开花时间的变化趋势一致,说明两种春化方式对大白菜不同品种的影响具有通用性和一致性。     

甘蓝开花抑制因子FLC 家族氨基酸序列差异及其对FLC/SVP 聚合化的影响

 为深入研究甘蓝Flowering Locus C（FLC）家族与SHORT VEGETATIVE PHASE（SVP）蛋 白互作的分子机理及其对开花的调控作用，从甘蓝‘ZQ-67’材料中克隆了5 个FLC 家族基因（记为 BoFLCy1 ~ BoFLCy5）。它们均编码MIKC 型蛋白，按进化关系其编码蛋白可分为两类：BoFLCy3 和BoFLCy5 为第Ⅰ类，仅在C 域有1 个位点变异；BoFLCy1、BoFLCy2 和BoFLCy4 为第Ⅱ类，仅在K、C 域分别有1、 2 个位点变异。酵母双杂交显示：甘蓝BoFLC 家族蛋白均可与BoSVP 蛋白互作；但BoFLCy4 蛋白最为敏 感，其N 端插入3 个氨基酸TET 会破坏该作用。β–半乳糖苷酶活性分析表明：BoFLCy1 ~ BoFLCy5 与 BoSVP 互作强度差异显著，强弱关系为：BoFLCy1 > BoFLCy2 > BoFLCy3 > BoFLCy5 > BoFLCy4，该家族蛋 白KC 域内的变异位点若为疏水氨基酸则有利于FLC/SVP 聚合。进一步分析突变BoFLCy4 蛋白IK 域内 的保守位点发现：蛋白作用强度可能不受I 域的这些保守性亲（疏）水氨基酸（第63、77 位）影响，而 会受到K 域保守氨基酸（第120、121、135、157 位）的亲（疏）水性调节。     

Manipulation of bolting and flowering in celery (Apium graveolens L. var. dulce). III. Effects of photoperiod and irradiance

SUMMARY

Photoperiods of 8 and 16 h during chilling at 5°C had no effect on bolting and macroscopic flower appearance in celery cv. New Dwarf White. Eight hour photoperiods during chilling however markedly increased the number of plants forming sessile flowers. Short photoperiods (8 h) after chilling decreased the proportion of young, but competent plants that bolted and flowered. Total darkness during chilling completely prevented any subsequent vernalization response either as bolting or as flowering. Reducing irradiance receipt by the plants during chilling from 85 to W m"2 (PAR) had no effect on their vernalization response. After chilling, a reduction in mean daily total irradiance in the glasshouse from 4.05 to 1.57 MJ m"2 d-1 had no effect on bolting and flowering. Confinement of competent plants to darkness for 4-8 d at 20°C just prior to chilling resulted in a highly significant delay (F>0.001) to bolting and reduced the number of plants flowering. Two days of darkness had no significant effect. The inhibitory effects of dark treatments prior to chilling was greater in plants chilled subsequently for six weeks than for nine weeks.     

甜菜异地光温诱导效应初步研究

利用光因子诱导甜菜早抽薹结实,将在新疆玛纳斯夏播培育的小母根,当年移至海南栽植,夜间补充光照,迫使自然群体植株分离出正常植株（开花结实）、顽固植株（不抽薹）、无效植株（抽薹不形成花蕾）.其中正常植株抽薹开花率不同年份有所不同,抽薹率最高达76.36％,开花率达73.8％.正常植株比在原地新疆玛纳斯采种可早收获种子110余天.将收获的种子,在玛纳斯第二年3月春播鉴定,植株生长整齐,无抽薹株发生.将顽固植株移至玛纳斯正常栽植,结果继续分离出顽固植株、正常植株.本项研究,旨在通过补充光照,促使甜菜母根顶芽及缩短茎产生新的变异,即将从有复杂遗传背景的甜菜群体,分离出多态性个体,为开拓育种新途径、缩短育种周期、提高育种效率提供科学依据.     

BrVIN3.1 互作蛋白BrZAT12 在大白菜春化途径中行使功能初探

BrVIN3.1 在春化过程中通过调控BrFLC1 的表观修饰状态，进而调控其表达控制大白菜花期。本试验以BrVIN3.1 （Bra020445）为诱饵，进行酵母cDNA 文库筛选，从中筛选到它的互作蛋白BrZAT12（Bra006691）；进一步进行酵母双 杂一对一验证，证明BrZAT12 能够与BrVIN3.1 互作。采用低温处理不同花期的大白菜材料，进行表达模式分析，发现 BrZAT12 的表达模式在抽薹性状不同的大白菜材料中存在差异，在易抽薹材料中的表达量明显高于耐抽薹材料，且在耐抽薹 材料中变化幅度较小，同时BrZAT12 的表达模式与BrVIN3.1 相关。推测BrZAT12 可能在大白菜春化调控的开花途径中行使 功能。     

大白菜抽薹过程叶色转变前后的生理变化

大白菜通过春化后至抽薹,叶色由绿变灰,这一叶色转变过程在弱冬性品系上的表现尤为突出。本试验以不同冬性的大白菜品系为材料,从激素、色素含量变化和蛋白质组分变化等方面研究大白菜抽薹过程叶色转变前后的生理变化。结果表明：激素、色素含量和蛋白质的变化均与叶色转变有一定关系,叶绿素a/b、IAA和GA3含量均在叶色转变期出现峰值。     

Flowering and bolting in carrot. II. Prediction in growth room,glasshouse and field environments

Rates of bolting and flowering in carrots cv. Chantenay Red Cored, measured as the reciprocals of days to first internode visibility and flower bud appearance respectively, were shown to relate linearly to a thermal time of vernalization derived from data obtained in controlled environments. Days elapsed from the end of vernalization to the start of visible bolting and flowering bore a curved relationship to thermal time of vernalization. The model curves also predicted closely the bolting and flowering responses of carrots to vernalization at different temperatures in controlled environments and under markedly different conditions in the field. Time taken from the end of vernalization to flowering and bolting decreased with increasing thermal time of vernalization, particularly between ca. 110 and 400°Cd. Vernalization beyond 400°Cd had less effect on the timing of these processes. The percentage of plants flowering increased asymptotically with increasing thermal time of vernalization up to ca. 400°Cd whereas shoot extension increased linearly up to ca. 650°Cd.     

拟南芥RNA 加工因子的开花调控机制

开花调控是植物生长发育中很重要的过程。拟南芥分子遗传学分析表明，MADS-box 转录因
子FLC、RNA 结合蛋白（FCA、FPA 和FLK）和mRNA 3′ 端加工因子（FY）都参与了这一过程。开花因
子通过抑制FLC 表达来促使植物开花；RNA 结合蛋白通过转录后调控来调节FLC 的表达以调控拟南芥开
花。此外，microRNAs 也参与这一过程。本文通过综述上述几个相关因子的调控过程，来阐述RNA 加工
因子参与的拟南芥开花调控机理。