控制拟南芥和水稻开花时间光周期途径的分子机制

就拟南芥和水稻开花时间控制光周期途径的分子机制的研究进展作简要介绍。     

光周期对人参菜开花和品质的调控作用

为筛选促进人参菜品质形成的最佳光周期,通过盆栽试验,研究了不同光周期对人参菜生长和品质的影响,以及人参菜开花过程中生理特性的变化规律。结果表明：(1)延长光周期不仅有利于人参菜的生长还能促进其营养品质的形成。(2)在光周期为14 h/10 h(昼/夜)时,人参菜的株高、茎粗、根长、叶面积以及地上部分干鲜重均优于其他处理,长势最佳,人参菜叶片中纤维素、V_C、齐墩果酸、类黄酮、总酚以及游离氨基酸含量最高,品质最佳。(3)在光周期为14 h/10 h时,人参菜叶片的可溶性糖、可溶性蛋白以及Ca含量在花期均呈先上升后下降的趋势。研究认为,光周期为14 h/10 h对人参菜生长及品质的提升效果最好,其开花过程可能与可溶性糖、可溶性蛋白以及Ca的代谢有关。     

植物开花时间调控的信号途径

开花是植物从营养生长到生殖生长的一个重要转折点。花启动的时机对生殖生长的成功至关重要。开花时间受内在因子和环境因子的共同调节。通过对拟南芥的分子遗传学研究,确定至少存在4条调控开花时间的信号途径,即光周期途径、春化途径、自主途径和赤霉素途径。本文以拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 为主要研究对象简要综述了近年来在开花时间调控领域的研究进展。     

拟南芥开花的光周期调节

拟南芥开花时间受先质、光周期影响。已鉴定出两类影响开花光周期反应的突变体：一类是通过影响内源生理节奏从而影响光周期测量,导致开花时间改变的突变体,包括elf3和lhy;另一类是影响长日光周期应答的突变作,如constans（co）和gigantea（gi）。CO基因已经克隆,通过转基因和原位杂交分析,表明CO转录水平是长日应答促进开花的主要决定因子。     

光周期途径植物开花决定关键基因FT

随着分子生物学的快速发展,大量与光周期途径开花相关的基因已经被发现和克隆,刀(FLOWER-ING LOCUS T)是光周期途径植物开花时间决定关键基因,并认为刀基因表达产物可能就是人们长期追寻的开花刺激物质,这种开花刺激物质经过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端开花起始.目前已在多种植物中分离出FT同源基因,并通过转基因证明FT基因的表达可促进植物提早开花.本文对国内外关于FT基因家族的研究进展进行综述,旨在为进一步深入研究FT基因功能提供参考.     

拟南芥开花时间调控的分子基础

在合适的时间开花对大多数植物的生存和成功繁衍极为重要。开花时间受错综复杂的环境因素和植物自身的遗传因子影响,由开花调控因子所构成的光周期、春化、温度、赤霉素、自主以及年龄等至少6条既相互独立又相互联系的遗传途径调控。该文综述了有关拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花时间调控的分子机制的最新研究进展,并对今后的研究进行了展望。     

植物开花调控途径

开花是植物从营养生长转换为生殖生长的生理发育过程,受光周期、温度、激素、年龄等多个因素诱导,在植物生长和物种进化中处于核心地位。综合不断更新的开花分子遗传结果,将植物响应各种内源和外源信号启动开花的途径归纳为:经典的光周期途径、春化途径、自主途径、赤霉素途径和较新的年龄途径共5条。旨在描绘出这些不同途径间既独立又相互影响的复杂网络关系,为进一步探索和阐述更多植物的开花分子机理提供借鉴与参考。     

非诱导光周期对植物开花的抑制作用

非诱导光周期对植物开花的抑制作用范国强＊谭克辉（中国科学院植物研究所,北京,１０００９３）ＩＮＨＩＢＴＯＲＹＥＦＦＥＣＴＯＦＮＯＮ┐ＩＮＤＵＣＥＤＰＨＯＴＯ┐ＰＥＲＩＯＤＯＮＰＬＡＮＴＦＬＯＷＥＲＩＮＧＦａｎＧｕｏ－ｑｉａｎｇＴａｎＫｅ－ｈｕｉ（Ｉ...     

高等植物开花时程的基因调控（Ⅰ）

高等植物从营养生长向生殖生长及发育转变的时程具有重要意义,但是了解得很少。近6年来利用分子遗传学方法详细地分析了拟南芥中的这一转变的时程变化,为高等植物开花时程的基因调控提供了一个很好的模式。有关早期或晚期开花表现型的大量突变体及遗传变异得到了阐述。这里谈到的表现型对影响开花转变的环境及内部因子的控制有重大作用。通过分子生物学、遗传学和生理学分析已经鉴定了参与此过程的不同组分,如光识别和昼夜节律（circadian rhythm）因子。另外,通过克隆某些花诱导基因及其相应的靶基因已经对参与开花信号转导途径（signal transduction pathway）的相关因子进行了系统的鉴定,这些开创性工作大大促进了高等植物开花时程的基因表达调控研究及其机理的阐明。本实验室在以黄瓜、新红宝西瓜、西葫芦为材料所获得的部分结果基础上,主要以近六年来在拟南芥方面获得的进展为依据,对高等植物开花时程的基因调控作一系统的总结,并对其开花时程基因调控的机理提出可能的作用理论模型。     

拟南芥开花时间调控的整合途径

拟南芥开花时间受光周期途径、春化途径、自主途径和赤霉素途径4条途径调控。开花途径整合因子LEAFY、SDC1和FT等可整合来自不同开花途径的信号,并将信号传递给花分生组织基因,从而实现对拟南芥开花时间的精确调控。文章就整合途径基因调控网络的最新研究进展作简要介绍。     

光周期影响植物花时的分子机制

日长感知是植物所具有的重要的生物学功能,光周期是决定植物开花时间的关键环境因子之一。光周期的暗期长度是决定植物成花的决定因素。通过形态学和遗传学研究,揭示了光周期敏感的一些遗传特性,并确定了光敏感指数的标准。构建了光周期性状相关的分子标记连锁图谱,是进行基因定位、克隆和分子标记辅助选择的重要基础工作,也是进行光周期机理研究的有效途径。通过模式植物拟南芥的研究,建立了一个长日促进开花的遗传途径。它的机理可以综合为:光和感光信息体系结合产生信号并传导,CO表达被激活。在每日日长循环、光体系及遗传背景的变化基础上,如果CO的表达和日长状况协调,那么CO激活FT表达,随后开花。水稻、小麦、玉米等作物在光周期机理研究方面也取得了一些进展。     

光周期对春石斛开花及多胺含量的影响

以春石斛为试材,研究光周期对其开花及多胺（腐胺、亚精胺和精胺）含量的影响,以期了解春石斛开花的光周期特性以及期间能源物质多胺的变化规律。结果显示,春石斛短日照处理植株开花较长日照处理的提前约18d,为称量性短日照植物;同时,短日照处理植株的花芽多,开花量犬,花径较长日照大。不同光周期诱导开花过程中,春石斛叶片内腐胺含量最高,波动较大,短日照处理下基本维持比长日照高的水平。亚精胺含量其次,且随生长发育逐渐升高,短日照处理下一直保持比长日照高的水平。精胺含量最低,变化不大,短日照下保持与长日照相同或略高的水平。由此推测,春石斛为称量性短日照植物,高水平的腐胺和亚精胺可能与春石斛花芽的形成有关。     

染色质重塑和高等植物开花时间控制

染色质的结构和组成直接影响转录因子与基因启动子的结合,并最终导致基因的活化或沉默。多年来在酵母和动物等领域的研究已经证实,起关键调节作用的转录因子表达模式的建立和维持需要染色质重塑。外界和细胞内部信号介导的染色质重塑调控基因的表达,并最终调控细胞的分化和生物个体的发育。近几年人们发现高等植物也存在与动物和酵母同源的参与染色质重塑的蛋白质因子。最近的研究结果表明,决定高等植物开花时间关键基因的表达调控就是通过外界信号影响其染色质结构实现的。     

光周期诱导甘蔗花芽分化及成花逆转过程中生理代谢的变化

以两个在自然条件下难开花的甘蔗品种‘ROCl6’和‘ROC22’为材料,研究经光周期诱导甘蔗花芽分化和成花逆转过程中叶片碳水化合物和可溶性蛋白质含量的变化。结果表明,未分化前,两品种经光周期诱导后叶片可溶性总糖、淀粉和蛋白质含量与对照相比无明显变化;从花芽分化诱变期开始,两品种叶片可溶性总糖、淀粉和蛋白质含量迅速增加,明显高于对照（未分化）。随着花芽进一步分化,其叶片可溶性总糖、淀粉含量逐渐降低并低于对照,处在一个较低的水平,蛋白质含量始终高于对照。成花逆转植株在花芽分化前期叶片可溶性总糖、淀粉和蛋白质含量也高于对照,但低于正常抽穗开花植株;之后随着花芽分化的停止,其叶片可溶性总糖、淀粉含量一直保持较稳定的水平,仅蛋白质略有降低。说明甘蔗花芽分化期间大量的基因表达并且合成各种蛋白质的过程需要消耗大量的碳水化合物。     

高等植物开花时程的调控与光受体Ⅰ.开花时程的基因与光受体调控

系统评述了高等植物开花时程的调控与植物光受体的联系.重点说明了控制开花时程的遗传途径以及光周期途径的有关基因的研究进展.影响高等植物开花的最重要的因子之一便是光周期,光周期对高等植物开花的调控是通过相关基因间的相互作用来实现的,这些基因包括参与花启动发育控制基因,昼夜节律时间钟调控基因及光受体信号转导基因.近5年左右的时间通过对拟南芥及其一系列突变体的研究为我们展示了这一热门领域的广阔的前景.     

The Genetic Architecture of Flowering Time and Photoperiod Sensitivity in Maize as Revealed by QTL Review and Meta Analysis

The control of flowering is not only important for reproduction,but also plays a key role in the processes of domestication and adaptation.To reveal the genetic architecture for flowering time and photoperiod sensitivity,a comprehensive evaluation of the relevant literature was performed and followed by meta analysis.A total of 25 synthetic consensus quantitative trait loci(QTL)and four hot-spot genomic regions were identified for photoperiod sensitivity including 11 genes related to photoperiod response or flower morphogenesis and development.Besides,a comparative analysis of the QTL for flowering time and photoperiod sensitivity highlighted the regions containing shared and unique QTL for the two traits.Candidate genes associated with maize flowering were identified through integrated analysis of the homologous genes for flowering time in plants and the consensus QTL regions for photoperiod sensitivity in maize(Zea mays L.).Our results suggest that the combination of literature review,meta-analysis and homologous blast is an efficient approach to identify new candidate genes and create a global view of the genetic architecture for maize photoperiodic flowering.Sequences of candidate genes can be used to develop molecular markers for various models of marker-assisted selection,such as marker-assisted recurrent selection and genomic selection that can contribute significantly to crop environmental adaptation.     

拟南芥开花时间调控的研究进展

调控开花时间是大多数植物由营养生长向生殖生长转化的一个重要生长发育过程.影响拟南芥开花时间的因素有很多,其中光照和温度是两个主要的外部因素,而赤霉素(GA)和一些自主性因子是主要的内部因素.目前,一般按照对以上因素的反应将晚花突变体归于四条开花调控途径:光周期途径、春化途径、自主途径和GA途径.在不断变化的外部环境条件和内部生理条件下,这些途径通过一些主要的整合基因如SOC1、FT、LFY等实现了对拟南芥开花时间的精确调控.