氯酸鉀促龍眼成花機(jī)理的研究進(jìn)展

林建忠

摘要“KClO3longan model system”除了具有生產(chǎn)應(yīng)用上的意義，更具有重要的科研潛力和科研價(jià)值。對(duì)氯酸鉀促龍眼成花的植物生理學(xué)及分子生物學(xué)機(jī)理研究進(jìn)行簡(jiǎn)介。

關(guān)鍵詞龍眼；氯酸鉀；抑制差減雜交

中圖分類(lèi)號(hào)S685.17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）22-07329-03

龍眼是大型熱帶喬木，一般成年樹(shù)一年開(kāi)一次花，龍眼KClO3催花技術(shù)自發(fā)明以來(lái)得到了廣大龍眼科研工作者的重視，目前已有較大面積的推廣，但催花機(jī)理尚不明確，因而應(yīng)用的效果不穩(wěn)定[1-3]。運(yùn)用植物生理學(xué)及分子生物學(xué)先進(jìn)技術(shù)結(jié)合多學(xué)科方法，系統(tǒng)地研究氯酸鉀催花機(jī)理，有助于進(jìn)一步解讀木本植物特別是熱帶亞熱帶果樹(shù)開(kāi)花的機(jī)理，對(duì)于植物學(xué)、遺傳學(xué)和植物生理學(xué)研究都有重要參考價(jià)值。

1多因子控制模型

關(guān)于植物開(kāi)花的機(jī)理，多因子控制模型[4]得到廣泛認(rèn)同。該假說(shuō)認(rèn)為：植物開(kāi)花受多個(gè)促進(jìn)因子和抑制因子的控制，促進(jìn)因子和抑制因子在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間達(dá)到適宜的濃度植物開(kāi)花。從分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)角度解讀多因子控制假說(shuō)為：植物開(kāi)花過(guò)程由遺傳和外界環(huán)境兩個(gè)因素決定，諸多因子（激素、代謝產(chǎn)物、光照、溫度等）控制許多特異性基因按一定的時(shí)空性啟動(dòng)和關(guān)閉表達(dá)[5]。近年來(lái)，通過(guò)突變體研究在雙子葉模式植物擬南芥、金魚(yú)草中分離得到一系列開(kāi)花相關(guān)基因，進(jìn)一步證實(shí)了多因子控制模型[6]。

至今，多年生果樹(shù)開(kāi)花的分子機(jī)制研究與模式植物比極為落后，特別是在楊樹(shù)基因組并未發(fā)現(xiàn)擬南芥中FLC的同源基因（FLC調(diào)控開(kāi)花轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LEAFY，是植物開(kāi)花時(shí)期的分子控制研究中的關(guān)鍵基因之一）[7] ，預(yù)示擬南芥中得到的開(kāi)花信息是不完整的，具有局限性，果樹(shù)開(kāi)花分子機(jī)理的研究亟需開(kāi)展，“KClO3 longan model system”提供了很好的研究體系。

2氯酸鉀誘導(dǎo)龍眼成花機(jī)理

氯酸鉀誘導(dǎo)龍眼成花機(jī)理提出過(guò)“硝酸還原學(xué)說(shuō)”、“滲透壓學(xué)說(shuō)”、“乙烯誘導(dǎo)學(xué)說(shuō)”、激素平衡、基因表達(dá)等猜測(cè)，至今未有定論[8]。已有研究多限于物質(zhì)含量的變化和人工調(diào)控等方面[9]，近年來(lái)，分子生物學(xué)方面也開(kāi)始涉及，從mRNA差異片段、DNA甲基化方面已進(jìn)行了初探[10]。盡管花芽的出現(xiàn)是本階段最終的和最劇烈的變化，然而形態(tài)分化之前的生理分化期歷經(jīng)一系列重要的生理生化和基因程序化表達(dá)是控制分化的關(guān)鍵時(shí)期，仍然需要開(kāi)展生理生化與分子生物學(xué)的深入研究。Anuntalabhochai等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)氯酸鉀處理的頂芽DNA并未發(fā)生之前人們猜測(cè)的甲基化[11]。這些成果都為進(jìn)一步開(kāi)展氯酸鉀誘導(dǎo)龍眼成花分子機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。

2005年，Matsumoto報(bào)道了迄今有關(guān)于龍眼KClO3催花的分子生物學(xué)研究，研究選用7年生 ‘Biew Kiew龍眼為材料，KClO3處理后的花芽以及對(duì)照的葉芽，采用抑制差減雜交（Suppressive subtraction hybridization，SSH）方法，確定65個(gè)在葉芽或花芽中差異表達(dá)的基因片段（表1）[12]。大部分基因已報(bào)道與其他植物開(kāi)花相關(guān)，3個(gè)基因Carbon catabolite repressor （CCR4）—associated factors（LVFS-323）、SAM proteins（LVFS-290）以及Notchlesslike proteins（LVFS-65）屬新報(bào)道與開(kāi)花相關(guān)基因。