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开花是高等植物从营养生长到生殖生长转变的重要发育过程。只有在适当时期完成开花,才能保证植物正常发育和后代繁衍。影响开花时间因素主要包括内在遗传因素和外界环境因素。植物激素是影响开花时间的内部因素,报道显示:植物激素乙烯影响花器官发育,因此影响开花时间。但令人费解的是:乙烯对开花时间的影响结果是矛盾的,比如:乙烯抑制水稻开花,却促进凤梨科植物开花;乙烯既能抑制拟南芥开花,又能促进其开花。乙烯生物合成的前体物质是1-氨基-环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxyl-ic acid,ACC),ACC和乙烯生物合成的限速酶是ACC合酶(ACC synthase,ACS)。ACS家族成员活性可能参与调控拟南芥开花时间,因为:拟南芥ACS表达缺失突变体acs1-1开花时间提前,乙烯含量降低;acs4-1开花时间不变,乙烯含量增加;acs6-1开花时间提前,乙烯含量不变。这些ACS单基因突变体对乙烯释放量、开花时间影响结果不一致,推测ACS可能专一性的影响开花调控过程。因此本课题关注ACS9活性与开花时间关系及机制。本研究显示:与野生型(Wild type,WT)拟南芥相比,acs9-1开花时间显著推迟,其回补材料acs9-1/ACS9开花时间与WT相似。高效液相色谱检测发现,acs9-1中ACC含量显著增加;进一步采用EBS::GUS染色和GUS酶活测定检测乙烯产量,结果显示,acs9-1中乙烯显著增加。继续检测乙烯信号通路中相关因子及下游乙烯响应基因活性,发现:乙烯受体 EIN4(Ethylene insensitive 4)和负调控因子 CTR1(Constitutive triple response1)转录显著增加,并且乙烯响应基因ERF1(Ethylene response factor1)表达也显著升高,说明acs9-1中乙烯信号通路激活。可见,acs9-1通过增加ACC和乙烯延长开花时间。探索acs9-1中ACC或乙烯含量增加机制,发现:acs9-1植株中ACS2转录水平显著上调,Western Blot检测显示:ACS2蛋白水平显著增加;通过BiFC实验发现,acs9-1中ACS2蛋白单体间可相互作用形成同源二聚体,引起ACC和乙烯产量增加。分析acs9-1中开花相关因子表达情况,发现:FLC(Flowering locus C)作为开花的负调控因子,其表达显著上调,而正调控因子FT(Flowering locus T)表达明显下调。正调控因子GA4(GA Riequirng 4)和 GA5(GA Requiring5)是赤霉素(gibberellin,GA)合成相关基因,其转录水平显著降低,检测GA相关的DELLA蛋白基因表达活性,发现:RGL1(RGA-like1)、RGL2(RGA-like2)和RGL3(RGA-like 3)表达均出现不同程度上调。该结果表明GA通过GA-DELLA途径参与调控acs9-1开花时间。进一步探索可以同时影响ACS9表达和开花时间的因素,发现:在120 mM NaCl处理下,WT中ACS9表达量显著降低,同时开花时间推迟。因为盐处理下ACC含量和ACS2表达均增加,而且ACS2表达趋势和ACC产生趋势高度相关,暗示:盐胁迫下,拟南芥可能通过抑制ACS9表达而使ACS2表达上调,进而产生ACC或乙烯,导致开花时间推迟以适应外界胁迫。综上所述,ACS9对开花时间的影响是通过调节ACC或乙烯含量实现的。其机制主要是由于ACS9基因表达活性降低导致ACS2转录上调,ACS2蛋白水平增加,引起ACC和乙烯产量增加,导致开花时间推迟。这种情形可能出现在盐胁迫条件下。