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开花是果树产量形成的最初过程。能人工调控果树的开花时间就能更大的发挥果树的经济价值、也能缩短木本植物的育种进程。然而人们对木本植物的开花调控机理知之甚少,更不要说将这些理论用于生产实践。因此,对木本植物的开花机理的研究是非常有必要的,然而也是任重而道远的。与草本植物相比,尽管研究木本植物的开花机理有很大困难,比如童期太长,生长结构复杂等,使得研究进展缓慢;但是草本植物的开花机理研究发展迅速,人们可以借鉴这些结果来研究木本植物的开花机理。早实枳童期短、实生苗第二年就可以开花,并且一年多次开花,这些特性使得早实枳可以成为研究木本植物开花的一个很好的材料。本研究就是通过研究早实枳的特异的开花习性,进而研究相关的一些分子机理。主要研究结果如下:
1.普通枳的花芽形态分化发生在当年的春梢上,开始于4月中旬。花芽形态分化过程可以分为11个时期,第8个时期是休眠期。普通枳的花芽需要休眠越冬后才能在第二年春天开花。花粉的进一步发育可能与解除休眠有关。
2.早实枳春梢的花芽分化开始时间和普通枳的一样,开始于4月中旬。这些花芽有约60%的花芽跟普通枳的花芽一样需要休眠过冬后才在第二年春天开花。而有一部分花芽可以不休眠而继续发育直到开花,这部分花芽分2-3批先后发育,因此当年形成的花芽有2-3批在当年就能开花;开花时间分别是6月初、7月初和8月底。这就是早实枳一年多次开花的原因。
3.普通枳的夏梢和秋梢不能形成花芽、没有开花能力。早实枳的夏梢当年能形成花芽在第二年春天开花;早实枳秋梢当年不形成花芽,而是在第二年春天形成混合花芽后立即开花。
4.对早实枳和普通枳而言,“自剪”是各种枝条发育的分界点,只有当枝条自剪后侧芽才能进一步发育:有开花能力的枝条在“自剪”后形成花芽,而没有开花能力的枝条在“自剪”后形成叶芽。因此,“自剪”是枳壳花芽分化的必要不充分条件。
5.从形态学上分析,早实枳特异的开花习性可能是由于早实枳对温度的不敏感而造成。半定量PCR分析后发现,早实枳和普通枳在成花转变时的表达差异基因主要有PtFY、PtFCA、PtFLC和PtSVP等,而这些基因在拟南芥中是跟开花的温度调控途径有关的。
6.PtFLC和CiFT的表达模式与成花转变有着密切关系。PtFLC在花芽分化过程中表达有下调趋势,而CiFT的在花芽分化时表达模式与拟南芥的FT相似。
7.PtSVP的高表达可能主要是维持器官的功能和结构特性,而在成花转变时的低表达表现为成花转变的负调控因子。
1)PtSVP基因具有8个外显子,编码一个长为218个氨基酸的蛋白质。PtSVP在进化关系上属于SVP-like基因家族。
2)PtSVP是一个定位在细胞核内的蛋白,具有转录调控因子的特征。
3)通过半定量和原位杂交试验发现,PtSVP的表达只在成花转变是有所下调,而在成花前后表达量都很高。无论在营养器官还是在生殖器官,PtSVP表达量均很高,只有在正在功能分化的分生组织(花芽形态分化时的分生组织)里表达量很低。
4)在烟草中过量表达PtSVP导致二级花序早期发育迟缓,但在后期能使花序的花期延长最终产生更多的小花。
5)PtSVP在叶芽和花芽中的表达,在过冬后有明显的下调趋势,这可能跟休眠的解除有关。