华南农大荔枝研究刊登Nature子刊

　　

生物通报道：荔枝成花诱导，受多个环节因素的影响，包括温度和土壤水分条件。8月25日，华南农业大学园艺学院的研究人员在Nature子刊《Scientific Reports》发表题为“Integrative effect of drought and low temperature on litchi (Litchi chinensis Sonn.) floral initiation revealed by dynamic genome-wide transcriptome analysis”的研究论文。这项研究通过动态的全基因组转录组分析，表明干旱和低温对荔枝花蕾形成具有一个综合的影响。这项研究的通讯作者是国家荔枝龙眼产业技术体系首席科学家、华南农业大学园艺学院院长陈厚彬教授。相关阅读：华南植物园：荔枝果实衰老受miRNA调控；科研人员从荔枝果皮中分离出新化合物。

荔枝（Litchi chinensis Sonn）是华南地区的一种具有重要经济意义的常绿果树，并且也广泛分布于亚热带地区。荔枝的年产量主要取决于成功的花芽分化，是由多个内生和环境因素影响的，包括温度和土壤水分条件。然而，世界范围内的气候变化可能会对花芽分化和花的发育产生不利影响。

低温在春化型植物的开花过程中起着至关重要的作用，也是荔枝花芽分化所必需的，但是不同品种间的需冷量有所不同。冬季或早春的低温暴露会促进荔枝花芽分化，当环境温度高于20 °C时可显著降低荔枝开花。冬季不寻常的高温会导致荔枝花芽分化的冷积累不足，从而导致开花不充分。以往的田间试验表明，在一定程度上，冬冷诱导前的干旱，可以通过降低冷温的要求，而促进荔枝的开花。然而，仅仅干旱处理并不能诱导荔枝开花。尽管荔枝成花诱导的这种综合调控有重要的农艺学意义，但是这种相互作用的分子基础，一直鲜为人知。

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春化反应背后的遗传学机制已经在模式植物拟南芥中得以研究。在拟南芥中，FLOWERING LOCUS T（FT）编码一个成花素蛋白，对于“通过整合各种开花途径而促使开花”起着核心的作用。相比之下，Terminal flower 1（TFL1），与FT共享一段高度保守的氨基酸序列，由于单个氨基酸突变，在植物开花的过程中表现出拮抗作用。然而，FT在非诱导条件下的表达，受到一个MADS盒转录因子基因FLOWERING LOCUS C（FLC）的强烈抑制，在春化途径中是一个主要的开花抑制因子，它也抑制另一个重要的开花启动子SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1 (SOC1)的表达。长时间暴露于低温（春化作用）可以通过降低FLC的表达，而缓解FT的抑制，但是FLC的稳定抑制需要VERNALIZATION1 (VRN1)的活性。另一方面，CONSTANS（CO）——光周期开花途径的一个重要调节因子，可有助于FT的激活。以前的研究表明，日长相关基因，包括CO，在花芽分化的温度信号中可能发挥着互补和重要的作用。然而，干旱和温度对植物开花基因的综合作用，还没有得到进一步的研究。

在本研究中，研究人员对盆栽荔枝进行了干旱处理、低温处理和低温处理后的干旱，以探讨水分胁迫和低温对花芽分化的影响。研究人员采用新一代RNA测序，概述了成花诱导过程中发生的叶片转录组变化。

研究人员对来自不同处理情况的基因表达谱进行了比较和表征，以识别有哪些重要基因，参与了荔枝响应干旱和低温的花芽分化。此外，研究人员根据权重基因共表达网络分析（WGCNA），构建了重要基因的共表达网络。在荔枝成花诱导中可能发挥中枢调节作用的基因，也被分离出来。总而言之，这些研究结果为荔枝花芽诱导的调控提供了依据，为研究荔枝或类似植物的功能性开花基因，奠定了基础。

（生物通：王英）

注：陈厚彬 ， 博士，研究员，研究方向为果树生理学与亚热带果树栽培。1983 年毕业于四川农学院果树专业，获学士学位；1986 年毕业于华南农业大学果树专业，获硕士学位； 2002 年 7 月毕业于华南农业大学园艺学院果树学专业，获博士学位。现为国际园艺学会会员。主要研究方向：以荔枝和香蕉为主的热带亚热带果树种质资源收集、鉴定与评价；荔枝、龙眼产业链关键技术试验与示范；热带亚热带果树成花诱导、发端与花分化机理和调控技术研究。尤其对荔枝等果树花芽分化的阶段性有深入研究。

生物通推荐原文摘要：
Integrative effect of drought and low temperature on litchi (Litchi chinensis Sonn.) floral initiation revealed by dynamic genome-wide transcriptome analysis
Abstract: Floral induction in litchi is influenced by multiple environment cues including temperature and soil water condition. In the present study, we determined that a combined treatment consisting of 14-day drought imposed prior to exposure to 35-day low temperature (T3) significantly promoted litchi flowering relative to the low temperature alone (T2), suggesting an integrative effect of drought and low temperature on litchi floral initiation. Analysis of transcriptomic changes in leaves from different treatments showed that 2,198 and 4,407 unigenes were differentially expressed in response to drought and low temperature, respectively. 1,227 of these unigenes were expressed in response to both treatments, implying an interaction of drought and low temperature on expression of genes involved in litchi floral initiation. Additionally, 932 unigenes were consistently differentially expressed during floral induction between T2 and T3 plants, which potentially accounts for the difference of flowering time. Thirty-eight transcription factors out of these 932 unigenes were identified as hub genes with central roles in regulation of litchi floral induction. The expression of litchi homologs of well-known flowering genes was also investigated, and one Flowering Locus T (FT) homolog may play a crucial role in litchi flowering in responses to drought and low temperature.