摘要：西紅花（Crocus sativus）既是傳統(tǒng)的中藥材，具有涼血解毒，散郁開結(jié)的功效；又是天然香料和染劑，被廣泛用作食品、化工行業(yè)原料，因其較高的食藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來社會(huì)需求量日益增加。然而1朵西紅花僅3根柱頭（常被稱為“花絲”）可入藥，且花期較為集中，導(dǎo)致人工采收壓力大和花絲損耗等問題，嚴(yán)重影響西紅花的產(chǎn)量，制約了西紅花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；ㄑ糠只突ㄆ谡{(diào)控是影響西紅花產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素。了解西紅花花芽分化以及花期的影響因素，對(duì)緩解花期采收壓力、減少花絲損耗和提高西紅花產(chǎn)量具有積極作用。本文概述近年來關(guān)于西紅花花芽分化過程中的形態(tài)特征以及營養(yǎng)物質(zhì)、內(nèi)源激素含量和抗氧化酶活性等方面的研究進(jìn)展，總結(jié)了溫度、光照、植物生長調(diào)節(jié)劑等調(diào)控技術(shù)對(duì)西紅花花芽分化和花期的影響，同時(shí)梳理了西紅花成花誘導(dǎo)以及花發(fā)育相關(guān)基因，以期為實(shí)現(xiàn)西紅花花期精準(zhǔn)調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：西紅花；花芽分化；成花機(jī)理；花期調(diào)控；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：Q945.6；S567.23+9.01" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）14-0023-08

收稿日期：2023-08-07

基金項(xiàng)目：上海市中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金（編號(hào)：YDZX20223100003004）；上海市科委社會(huì)發(fā)展科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：20dz1203900）；上海市科委農(nóng)業(yè)領(lǐng)域項(xiàng)目（編號(hào)：19391901000）；上海市植物種苗組培專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目（編號(hào)：21DZ2292300）。

作者簡(jiǎn)介：周 琳（1989—），女，江蘇無錫人，博士，助理研究員，主要從事花卉栽培和遺傳育種研究。E-mail：zhoulin6816@126.com。

通信作者：楊柳燕，博士，研究員，主要從事花卉栽培和種質(zhì)創(chuàng)新研究。E-mail：yangliuyan@saas.sh.cn。

西紅花（Crocus sativus L.），又稱藏紅花、番紅花，是鳶尾科番紅花屬的多年生草本植物，原產(chǎn)于伊朗、西班牙和希臘等國家，因其特有的天然色素和芳香物質(zhì)，常被用作天然的食品添加劑和染色劑，是食品和化工行業(yè)的重要原料［1］。西紅花紅色的干燥柱頭中含有西紅花苷、苦番紅花素等多種重要的次生代謝產(chǎn)物，作為傳統(tǒng)中藥材，具有涼血解毒、活血化癖、散郁開結(jié)等功效。近年來，已被證實(shí)具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化、預(yù)防和治療帕金森綜合征等作用［2-3］。我國自20世紀(jì)70年代引種以來，目前已在上海、浙江、江蘇、安徽、河南等地大面積推廣種植。然而，隨著人們生活水平的提高，西紅花的社會(huì)需求量日益增長，我國西紅花產(chǎn)量只占國內(nèi)需求量的20%～30%，因此每年仍需大量進(jìn)口西紅花［4］。西紅花花期集中于每年10月中下旬至11月中旬，最佳采收時(shí)間僅為每天上午花朵尚未完全展開時(shí)，且花朵的采收與柱頭的分離均需人工操作，導(dǎo)致時(shí)間緊張、人工壓力較大，同時(shí)還容易出現(xiàn)因未能及時(shí)采收而造成部分西紅花浪費(fèi)的現(xiàn)象［5］。因此，通過調(diào)控西紅花花期來緩解采收壓力、減少柱頭損耗，是除擴(kuò)大栽培面積和提高開花種球數(shù)量外，能夠快速、有效地提高柱頭產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的手段之一。

本研究對(duì)西紅花花芽分化的特點(diǎn)以及花期調(diào)控技術(shù)進(jìn)行概述，總結(jié)了影響西紅花花芽分化及花期的因素，并梳理了西紅花成花誘導(dǎo)以及花發(fā)育相關(guān)基因研究進(jìn)展，為實(shí)現(xiàn)西紅花花期精準(zhǔn)調(diào)控提供理論參考。

1 西紅花花芽分化特點(diǎn)

西紅花開花過程包括成花誘導(dǎo)、花發(fā)端、花發(fā)育和開花等，其中花芽分化一般指前2個(gè)階段。從成花誘導(dǎo)開始一直到花器官分化結(jié)束，既是植物開花的起點(diǎn)，也是整個(gè)過程中最關(guān)鍵的階段［6-7］。同時(shí)，花芽分化是一個(gè)復(fù)雜的生理變化過程，不僅呈現(xiàn)出形態(tài)上的分化，其球莖營養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源激素的含量也具有顯著變化。

1.1 形態(tài)特征

在自然環(huán)境下，華東地區(qū)西紅花的花芽分化一般從7月下旬開始，8月底至9月上旬結(jié)束，整個(gè)分化過程的持續(xù)時(shí)間為45～50 d［8-9］。近年來，通過石蠟切片技術(shù)明確了西紅花花芽分化的6個(gè)時(shí)期，根據(jù)花芽分化的形態(tài)特征和順序依次分為未分化期、分化初期、花原基分化期、花被原基分化期、雄蕊原基分化期以及雌蕊原基分化期，整體屬于向心型發(fā)育［8-10］。此外，西紅花花芽前期分化速度較快，后期較緩慢，尤其是花被分化過渡到雄蕊分化的進(jìn)程較快，因而王楨等認(rèn)為，劃分花芽分化過程時(shí)可將花被原基分化期與雄蕊原基分化期合并為1個(gè)時(shí)期［9］。

1.2 營養(yǎng)物質(zhì)、激素和酶活性對(duì)西紅花花芽分化的影響

糖類、蛋白類、氨基酸類等營養(yǎng)物質(zhì)是植物生長及代謝所需營養(yǎng)和能量的重要來源，其含量變化影響著花芽分化的進(jìn)程。在未分化期，西紅花球莖中的淀粉含量較高，隨后因需維持正常的生理代謝活動(dòng)而不斷地被消耗，說明充足的淀粉貯藏可促進(jìn)花芽分化［8］?？扇苄蕴怯傻矸劢到猱a(chǎn)生，是西紅花花芽分化過程中可直接運(yùn)輸與利用的養(yǎng)分，并在雌蕊原基分化期達(dá)到峰值［8-11］。可溶性蛋白含量除在花原基分化期略下降以外，整體同樣呈上升趨勢(shì)，說明高水平的可溶性糖和可溶性蛋白含量有利于花芽的有序分化［8］。

植物的內(nèi)源激素存在相互協(xié)同和拮抗的作用，是調(diào)節(jié)花芽分化的重要物質(zhì)［12］。例如，在西紅花花芽分化初期脫落酸（ABA）含量降低，隨后升高再降低，總體呈現(xiàn)“低—高—低”的趨勢(shì)，說明較低水平的ABA含量有利于西紅花的成花轉(zhuǎn)換；同時(shí)在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，CYP707A作為ABA分解關(guān)鍵酶，其表達(dá)量上調(diào)，進(jìn)一步證實(shí)ABA對(duì)西紅花球莖解除休眠并啟動(dòng)花芽分化具有負(fù)調(diào)節(jié)作用［13］。赤霉素（GA3）作為解除植物休眠的萌發(fā)促進(jìn)物，在花芽分化初期到雄蕊原基分化期期間的含量持續(xù)升高，說明高水平的GA3有助于花芽分化的啟動(dòng)；內(nèi)源激素對(duì)花芽分化的調(diào)控作用還通過各激素之間的平衡關(guān)系來體現(xiàn)，例如低比值的ABA/GA3和ABA/IAA有利于西紅花頂芽向生殖生長轉(zhuǎn)變［9，13］。

在花芽分化過程中，植物細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶的活性同樣通過復(fù)雜的變化參與調(diào)節(jié)作用。在西紅花花芽分化的過程中，過氧化物酶（POD）、超氧化物岐化酶（SOD）及過氧化氫酶（CAT）的活性總體呈上升趨勢(shì)，其中CAT活性在雌蕊原基分化期顯著提高，表明其對(duì)雌蕊原基可能具有較強(qiáng)的調(diào)控作用；而SOD活性則在雄蕊原基分化期達(dá)到峰值，說明其更有利于雄蕊原基的分化［8］。

1.3 環(huán)境因子對(duì)西紅花花芽分化的影響

影響花芽分化的環(huán)境因素主要有溫度、光照、濕度等?，F(xiàn)有研究較多關(guān)注于溫度對(duì)西紅花花芽分化的影響，并明確了溫度是影響花芽分化起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)長的重要因子之一。Molina等認(rèn)為，西紅花收球后在30 ℃下預(yù)處理20 d可有效縮短花芽的休眠期，再將其置于成花的最適溫度23～27 ℃ 下，可加速花芽分化［14］。而王楨等發(fā)現(xiàn)，在6月中旬通過25 ℃恒溫處理，西紅花花芽分化的起始時(shí)間可以從自然狀態(tài)下的7月下旬提前至7月中旬，且整個(gè)分化過程能夠縮短5～20 d［9］；隨后經(jīng)過進(jìn)一步試驗(yàn)分析得出，西紅花花芽分化的溫度不能低于 20 ℃，最適范圍20～25 ℃，在此區(qū)間的任何溫度均能有效促進(jìn)花芽分化、縮短分化時(shí)間，但25 ℃下花芽的分化率明顯高于20 ℃［15］。與25 ℃恒溫處理相比，吳光炎等認(rèn)為“20 ℃—25 ℃—20 ℃”3段變溫處理能使西紅花花芽更早分化，并使花期提前 7～8 d［10］。

在植物由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化的過程中，光照起著非常重要的作用［16-20］。目前，我國西紅花栽培多采用“二段法”栽培技術(shù)，即將西紅花栽培分為室內(nèi)培育采花和田間種球繁殖2個(gè)階段，室內(nèi)培育采花階段的光照條件為：花芽分化時(shí)期（7—9月），種球上架后室內(nèi)光照要求為較弱光線，待主芽長至2 cm時(shí)移至光線充足的房間或進(jìn)行人工光照10 h以上［21］。值得注意的是，目前光照度、光周期等因子對(duì)西紅花花芽分化過程的影響尚未有報(bào)道，還有待進(jìn)一步研究。

2 西紅花花期調(diào)控技術(shù)

花期調(diào)控技術(shù)主要分為傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)和基因工程技術(shù)，其中傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)又包括溫度調(diào)控、光照處理、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)處理以及栽培管理措施等［22］。目前，關(guān)于西紅花花期調(diào)控技術(shù)的研究大多集中于以溫度調(diào)控為主的傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)，而基因工程技術(shù)相關(guān)的研究則鮮有報(bào)道。

2.1 溫度調(diào)控

溫度是影響植物成花的重要影響因子之一。Molina等對(duì)西紅花進(jìn)行30 ℃高溫處理20 d，再將其置于23～27 ℃中培養(yǎng)至少50 d，最后轉(zhuǎn)移至較低溫17 ℃便可使花期提前至9月上旬，比自然條件下提早6周；而高溫處理的時(shí)間超過60 d則導(dǎo)致花器官發(fā)育緩慢，并使花期延后［6］。當(dāng)西紅花花芽發(fā)育良好時(shí)，低溫對(duì)之后花蕾的生長以及開花均至關(guān)重要，且開花的溫度必須低于成花的溫度，以15～17 ℃ 為最佳［23］。由此可見，西紅花需經(jīng)歷“暖—中—冷”3個(gè)階段才能完成整個(gè)開花過程。

調(diào)節(jié)溫度處理的時(shí)間或利用低溫處理可達(dá)到推遲西紅花花期的目的。西紅花花芽分化開始時(shí)，在25 ℃貯藏150 d后移至17 ℃可將花期推遲至12月初［23］。在花芽分化前，對(duì)種球進(jìn)行冷藏貯存也能延遲其開花，如種球于7月上旬開始2 ℃低溫處理（1% O2），70 d后置于25 ℃下保持45 d，最后移至17 ℃，可將花期延后至12月中旬；而增加冷藏時(shí)間（165 d）則能使花期推遲至來年5月，但這也導(dǎo)致西紅花柱頭產(chǎn)量顯著降低。同時(shí)值得注意的是，冷藏溫度過低（lt;0 ℃）會(huì)對(duì)球莖造成一定的損害，最終影響開花率和柱頭產(chǎn)量［24］。除此之外，García-Rodríguez等在6月中下旬將球莖轉(zhuǎn)移至ULO（ultra low oxygen）室中保存60 d［（2.5±0.5）%O2，（1.0±0.2） ℃］，隨后在25 ℃培養(yǎng)120 d，最后置于（18±2） ℃的環(huán)境中，可將西紅花花期延至次年1月［25］。

2.2 光照、外源物質(zhì)等其他調(diào)控

光照對(duì)植物的生長和開花起到十分重要的作用。朱嬌等對(duì)已完成花芽分化的西紅花種球進(jìn)行不同光周期處理，研究發(fā)現(xiàn)，在光—暗周期8 h—16 h 處理下花期提早了3 d，且開花數(shù)量較多［26］；而在光—暗周期8 h—16 h的光周期下，對(duì)比分析了不同光質(zhì)對(duì)西紅花花期的影響，發(fā)現(xiàn)與純白光相比，純紅光能使西紅花提前2 d開花［27］。

赤霉素作為生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量增加能夠促進(jìn)植物開花［28］。以往研究表明，在噴施赤霉素后，杜鵑、大花金雞菊、萱草等植物的花期均有所提前，且影響效果因赤霉素濃度不同而不同［29-31］。孫曉等采用不同濃度（25、50、100、200 mg/kg）的赤霉素浸泡處理休眠期西紅花種球，結(jié)果表明，不同濃度的赤霉素均能使種球發(fā)芽且花期提前，其中以 100 mg/kg 處理的效果最佳，相比清水處理花期提早了4 d［32］。張瑩瑩等研究發(fā)現(xiàn)，在花芽分化完成后對(duì)種球噴施0.2%尿素+0.2%磷酸二氫鉀+100 mg/kg 赤霉素可促進(jìn)花芽生長發(fā)育，使花期提前1～2 d的同時(shí)提高開花數(shù)量［33］。Amini等使用不同植物生長調(diào)節(jié)劑浸泡西紅花球莖2 h，隨后將其轉(zhuǎn)移至20～22 ℃培養(yǎng)8周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GA3可以刺激花芽萌發(fā)并加速開花，而萘乙酸（NAA）則可以延長種球休眠期，從而推遲花期［34］。此外，多種生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的組合處理也能夠調(diào)控西紅花花期，例如以不同濃度的6-芐氨基嘌呤（6-BA）、GA和NAA作為植物生長調(diào)節(jié)劑，對(duì)西紅花球莖進(jìn)行浸泡和注射處理，發(fā)現(xiàn)在花芽進(jìn)入分化期后用6-BA 50 mg/L+GA 225 mg/L+NAA 15 mg/L組合浸泡球莖或以6-BA 10 mg/L+GA 45 mg/L+NAA 3 mg/L 組合注射球莖，始花期和盛花期均能顯著提早8～11 d［35-37］。

除光照、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)和栽培措施外，水分對(duì)西紅花的開花也具有調(diào)控作用。與國內(nèi)采用的“兩段法”栽培模式不同，伊朗、印度、意大利等國外西紅花產(chǎn)區(qū)主要采用連續(xù)多年種植的模式，因此西紅花開花期受土壤環(huán)境和氣候條件的影響。例如，Gresta等分析了西西里島（意大利南部）氣候條件以及種植密度對(duì)西紅花花期、柱頭產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)西紅花花期受溫度與土壤含水量的共同影響，但對(duì)具體作用機(jī)制還未有深入研究［38］。Yasmin等對(duì)比分析了2009年和2010年最高溫度、最低溫度和降水量等對(duì)西紅花柱頭產(chǎn)量的影響，明確了大量的降雨是導(dǎo)致克什米爾地區(qū)（南亞西北部）西紅花花期延遲和柱頭減產(chǎn)的主要原因［39］。

3 西紅花成花相關(guān)基因

植物開花是由多條內(nèi)外信號(hào)途徑誘導(dǎo)，包括光周期途徑、赤霉素途徑、自主途徑、春化途徑等，這些信號(hào)途徑既獨(dú)立又交互，形成復(fù)雜又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)控網(wǎng)絡(luò)，將開花信號(hào)匯集到幾個(gè)關(guān)鍵的整合因子如FLOWERING LOCUS T（FT）、SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1（SOC1）、TWIN SISTER OF FT（TSF）等，激活花分生組織特征基因的表達(dá)，啟動(dòng)植物成花并決定花器官的形成［40］。

在模式植物擬南芥中，整合基因FT和SOC1幾乎參與了所有開花調(diào)控途徑。例如，在光周期途徑中，關(guān)鍵基因CONSTANS（CO）在光信號(hào)調(diào)控下可直接誘導(dǎo)FT在葉片中的表達(dá)，而后FT將物質(zhì)或信號(hào)傳遞至莖端，通過與FLOWERING LOCUS D（FD）形成復(fù)合物，共同激活A(yù)PETALA1（AP1）和LEAFYL（LFY）等花分生組織特征基因，從而啟動(dòng)擬南芥成花［41］。在赤霉素（GA）途徑中，DELLA蛋白（GAI、RGA、RGL1等）是GA信號(hào)傳導(dǎo)中的負(fù)調(diào)節(jié)因子，而赤霉素受體GID1經(jīng)歷構(gòu)象變化后可令GA與DELLA蛋白結(jié)合形成復(fù)合體，使DELLA蛋白泛素化，隨后GA通過26S蛋白酶體使其降解，從而解除其對(duì)開花的抑制［42］；或者GA可將GAI ASSOCIATED FACTOR 1（GAF1）從轉(zhuǎn)錄激活因子變?yōu)橐种埔蜃?，通過抑制ELF3、SVP、TEM1等開花抑制基因的表達(dá)來促進(jìn)SOC1和FT的表達(dá)，從而誘導(dǎo)成花（圖1）［43］。同時(shí)，開花抑制因子FLOWERING LOCUS C（FLC）是春化途徑和自主途徑的調(diào)控節(jié)點(diǎn)，而FT和SOC1作為FLC的下游基因，與之存在負(fù)調(diào)控關(guān)系，通過抑制FLC的表達(dá)可促進(jìn)擬南芥開花［44-45］。

擬南芥花器官發(fā)育相關(guān)基因共分為A、B、C、D、E這5類，A類成員有APETALA1（AP1）和APETALA2（AP2）；B類基因有AP3和PI；C類基因有AG；D類有STK、SHP1和SHP2；E類基因包括SEP1、SEP2、SEP3和SEP4，且這5類基因大部分屬于MADS-box家族。同時(shí)，花的結(jié)構(gòu)也分為5輪，依次為花萼、花瓣、雄蕊、心皮（雌蕊）和胚珠，其中花萼由A類基因控制，花瓣由A、B和E類基因控制，雄蕊由B、C和E類基因控制，心皮由C、E類基因控制，胚珠則由C、D、E類基因共同控制［46］。

作為西紅花的主要藥用部位，雌蕊及柱頭的發(fā)育在整個(gè)成花過程中尤為重要，但相關(guān)基因的挖掘以及調(diào)控途徑仍需進(jìn)一步研究。在擬南芥中，STY1和STY2通過影響生長素穩(wěn)態(tài)或信號(hào)傳導(dǎo)來調(diào)控雌蕊的頂端-基部模式，其中STY1影響著生長素水平和生物合成速率，通過穩(wěn)定生長素水平來促進(jìn)花柱的正常發(fā)育［47-48］。研究證實(shí)，bHLH轉(zhuǎn)錄因子HEC1與SPT可相互作用以控制心皮的融合，并限制了雌蕊對(duì)細(xì)胞分裂素的敏感性，同時(shí)HEC1也被認(rèn)為是生長素和細(xì)胞分裂素反應(yīng)的局部調(diào)節(jié)劑，能夠控制擬南芥雌蕊發(fā)育［49］。在水稻中，DFO1的突變引起DL基因的異位表達(dá)，而DL的異位表達(dá)可能導(dǎo)致雄蕊向雌蕊轉(zhuǎn)化，從而形成多雌蕊突變體［50］。另有研究表明，OsPID的超表達(dá)會(huì)導(dǎo)致柱頭過度增殖，而基因破壞則導(dǎo)致柱頭無法發(fā)育，證明了OsPID是水稻柱頭發(fā)育的關(guān)鍵決定因素［51］。在煙草中，頂端雄蕊群的結(jié)構(gòu)與功能對(duì)其繁育能力至關(guān)重要，Li等報(bào)道了1個(gè)被子植物特異的新基因家族STIGMA AND STYLE STYLIST（SSS），認(rèn)為SSS是NGA轉(zhuǎn)錄因子的下游基因，并由NGA直接調(diào)節(jié)，而SSS表達(dá)的改變可以影響頂端雌蕊群的結(jié)構(gòu)和功能［52］。此外，Ding等研究發(fā)現(xiàn)，SGS3和YABBY家族轉(zhuǎn)錄因子對(duì)劉易斯猴面花的花柱長度具有重要調(diào)節(jié)作用，其中SGS3功能喪失導(dǎo)致花柱縮短主要是通過限制細(xì)胞分裂，而YABBY基因受RNA干擾下調(diào)后導(dǎo)致花柱縮短則是通過減少細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長來實(shí)現(xiàn)的［53］。甜櫻桃的多雌蕊現(xiàn)象多發(fā)于溫暖地區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)高溫誘導(dǎo)了PaMADS3和PaMADS12的表達(dá)，同時(shí)PaMADS3-PaMADS5和PaMADS5-PaMADS4相互作用形成的蛋白復(fù)合物促進(jìn)了甜櫻桃多雌蕊的形成［54-55］。

目前，國內(nèi)外西紅花成花機(jī)理研究主要集中在MADS-box家族、PEBP基因家族等成花誘導(dǎo)以及花器官發(fā)育相關(guān)基因的分離與表征上，而對(duì)于開花調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究還處于探索階段。

3.1 MADS-box家族

MADS-box家族對(duì)植物花發(fā)育具有重要調(diào)控作用，其中促進(jìn)花發(fā)育的基因與抑制花發(fā)育的基因相互作用，從而決定植物開花的時(shí)間［56］。與擬南芥花發(fā)育模型相對(duì)應(yīng)，目前西紅花中分離得到的MADS-box家族花器官發(fā)育相關(guān)基因主要有A、B、C、E等4類（圖2）。Tsaftaris等克隆并表征了3個(gè)同源AP1-like基因，分別被命名為CsAP1a、CsAP1b和CsAP1c，這是首次關(guān)于西紅花中分離出MADS-box家族基因的報(bào)道［57］；隨后AP3-like基因、AG同源基因CsAG1、AP2-like基因也得到克隆和表達(dá)，但其調(diào)控花器官發(fā)育的功能暫未得到驗(yàn)證［58-60］。另有研究發(fā)現(xiàn)，PI/GLO-like基因不僅存在于花器官發(fā)育的第2輪（花瓣）和第3輪（雄蕊）中，還存在于外輪花被片中［61］。為了進(jìn)一步了解西紅花花器官的形成，Tsaftaris等分離出4個(gè)SEP3-like基因，并發(fā)現(xiàn)其在花器官中均有強(qiáng)烈表達(dá)。AP3作為MADS-box家族蛋白形成的異源二聚體，不僅在花發(fā)育中直接發(fā)揮重要的調(diào)控作用，還能激活參與花發(fā)育的其他基因［62］。有研究認(rèn)為，AP3在花發(fā)育的不同階段呈現(xiàn)出不同表達(dá)，且表達(dá)模式?jīng)Q定著西紅花的成花，比如AP3表達(dá)量在柱頭發(fā)育的黃色階段之后達(dá)到最高值，表明其參與調(diào)節(jié)花被片和雄蕊的發(fā)育；同時(shí)，花器官特征基因CsAP3是調(diào)控西紅花柱頭發(fā)育的關(guān)鍵基因，還能直接或間接參與激活CsNAP［63-64］。此外，陳祥慧整合了共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)及西紅花轉(zhuǎn)錄組，共獲得5條在柱頭中高表達(dá)的 MADS-box 基因，并通過亞細(xì)胞定位證實(shí)了其在細(xì)胞核中發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用；另外，還推測(cè)AGL6b基因可能通過調(diào)控花器官發(fā)育來影響柱頭中次生代謝物的含量［65］。Haghighi等首次分離并表征了西紅花成花誘導(dǎo)的調(diào)控基因SVP，認(rèn)為轉(zhuǎn)錄本CsSVP在休眠期和營養(yǎng)生長期有高表達(dá)，但在花發(fā)育期其表達(dá)量明顯下降；同時(shí)，為證明其在溫度響應(yīng)途徑中抑制了花啟動(dòng)基因，在花芽分化前對(duì)種球進(jìn)行了9～10 ℃的低溫處理，結(jié)果顯示，CsSVP在頂芽中的表達(dá)量顯著上升，揭示了SVP基因?qū)Τ苫ㄕT導(dǎo)的抑制作用［66］。

3.2 PEBP基因家族

磷脂酰乙醇胺結(jié)合蛋白（phosphatidyl ethanolamine-binding protein，PEBP）家族中的基因如TFL1、MFT、CEN、FT等在調(diào)節(jié)分生組織和開花時(shí)間方面起著重要作用［67］。Tsaftaris等首次克隆并鑒定出一種名為CsatCEN/TFL1-like的基因，經(jīng)分析確定其由MADS-box轉(zhuǎn)錄因子控制，并與西紅花花器官的形成以及開花有關(guān)［67］。FT作為開花調(diào)控網(wǎng)絡(luò)下游的重要基因之一，能夠促進(jìn)成花轉(zhuǎn)換并啟動(dòng)花發(fā)育［68］。Tsaftaris等在西紅花中分離出3個(gè)FT同源基因，分別命名為CsatFT1、CsatFT2、和 CsatFT3［69］；隨后王楨等對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證分析，證實(shí)了CsatFT1、CsatFT2、和 CsatFT3均有使煙草及擬南芥提早開花的功能［70］。而Kalia等認(rèn)為，CsatFT1和CsatFT2可能促進(jìn)營養(yǎng)生長，而CsatFT3則可能參與開花調(diào)控，且其表達(dá)量在成花過程中逐步增加；同時(shí)發(fā)現(xiàn)CsatFT3的表達(dá)僅存在于花芽頂部，表明其可能在局部起到促進(jìn)開花的作用［71］。這為后續(xù)對(duì)西紅花FT基因在調(diào)控開花方面的開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。

3.3 其他相關(guān)基因

Kalivas等在西紅花中首次克隆和表征了 NAC-like基因CsatNAP，并證明其在花器官發(fā)育第1輪（花萼）中有所表達(dá)［72］。Qian等結(jié)合單分子實(shí)時(shí)測(cè)序（SMRT）和第2代高通量測(cè)序（NGS）方法，獲得了開花和不開花西紅花的全長轉(zhuǎn)錄組，共推測(cè)出62個(gè)開花相關(guān)基因，其中僅有PB.59337.3與已知的西紅花開花相關(guān)基因序列相匹配；同時(shí)認(rèn)為新的開花基因PB.20221.2和PB.38952.1可能具有促進(jìn)花器官形成和發(fā)育的功能［73］。Gao等使用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）技術(shù)測(cè)定了西紅花不同組織中CYP基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CYP72A219、CYP72A15、CYP97B2、CYP71A1和CYP86A8均在雌蕊中有高表達(dá)，這可能與柱頭中西紅花苷的合成有關(guān)［74］。而Renau-Morata等對(duì)西紅花不同發(fā)育階段的主芽進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)DELLA、TFL1和PIF3基因可能參與赤霉素途徑調(diào)控成花［75］。此外，Gómez-Górnez等首次分離出MYB家族基因CsMYB1，發(fā)現(xiàn)其在柱頭組織中有高表達(dá)；同時(shí)CsMYB1的表達(dá)可能抑制了柱頭頂部分枝的形成，維持了柱頭的頂端優(yōu)勢(shì)［76］。

4 總結(jié)與展望

現(xiàn)如今，我國仍需大量進(jìn)口西紅花來滿足日益增長的市場(chǎng)需求，而調(diào)控西紅花花期作為實(shí)現(xiàn)柱頭增產(chǎn)的重要技術(shù)之一，也逐漸受到關(guān)注。了解西紅花花芽分化的特點(diǎn)，分析內(nèi)外部環(huán)境對(duì)花芽分化的影響有助于開發(fā)并掌握西紅花花期調(diào)控技術(shù)。多項(xiàng)研究表明，西紅花體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源激素水平的變化趨勢(shì)與西紅花的花芽分化存在明顯關(guān)聯(lián)；同樣，外部環(huán)境因素如溫度和光照的改變，也會(huì)影響西紅花花芽分化的起始時(shí)間和進(jìn)程；而西紅花花芽分化這一重要階段發(fā)生變化，將直接影響到成花時(shí)間。除此之外，在花芽分化完成后對(duì)西紅花實(shí)施調(diào)控手段也可改變花期?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，通過改變溫度、光照、水分等因子可以有效提前或推遲西紅花開花期；或者利用生長調(diào)節(jié)物質(zhì)等對(duì)種球進(jìn)行處理也可改變開花時(shí)間。

充分了解西紅花成花誘導(dǎo)的分子機(jī)制，全面掌握花發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，能夠更好地運(yùn)用光周期途徑、赤霉素途徑、自主途徑等開花調(diào)控途徑來激活或抑制成花相關(guān)基因的表達(dá)，從而決定開花時(shí)間。目前，國內(nèi)外對(duì)于西紅花花芽分化、花期調(diào)控技術(shù)以及開花調(diào)控分子機(jī)理的探究還在不斷進(jìn)行中，并且相對(duì)于栽培技術(shù)，西紅花花期調(diào)控技術(shù)的研究成果仍然較少，尤其是在基因工程技術(shù)方面缺乏堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。因此，未來研究應(yīng)補(bǔ)充光照、外源激素或栽培管理措施等花期調(diào)控手段的應(yīng)用成果，還可結(jié)合外部因素引起的西紅花內(nèi)部生理和分子水平的變化進(jìn)行多組學(xué)聯(lián)合分析，挖掘并驗(yàn)證開花關(guān)鍵基因，深入探究開花調(diào)控的途徑。此外，還可對(duì)雌蕊及柱頭發(fā)育基因的表達(dá)模式進(jìn)行探索，為精準(zhǔn)調(diào)控花期、提高柱頭產(chǎn)量與品質(zhì)提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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