‘檀橋’板栗雌雄花不同發(fā)育時(shí)期轉(zhuǎn)錄組分析

關(guān)鍵詞：板栗；雌花；雄花；轉(zhuǎn)錄組測序；差異表達(dá)基因（DEGs）

中圖分類號：S718.46 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2023）12-0056-11

板栗Castanea mollissima 屬殼斗科Fagaceae栗屬Castamea 堅(jiān)果類植物，是我國重要的經(jīng)濟(jì)林樹種。其分布廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)，以河北、山東、河南、湖北、江蘇、浙江、湖南等省栽培最多。板栗為天然的綠色堅(jiān)果食品，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值，加工可制作成多種食品，素有“木本糧食”之稱[1]。板栗為雌雄同株異花植物，具有純雄花序和混合花序，其中混合花序上端分化形成雄花序，下端分化為雌花序。成花是植物從營養(yǎng)生長到生殖生長轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵過程，研究成花機(jī)理對板栗產(chǎn)量和品質(zhì)提升具有重要的理論意義。

近年來，關(guān)于植物花發(fā)育的研究主要集中在成花途徑與關(guān)鍵成花基因等上。王智[2] 通過單分子實(shí)時(shí)測序等技術(shù)，篩選出百日花楸樹Catalpabungei C.A.Mey 開花調(diào)控關(guān)鍵基因CbuSPL9。趙夢冉[3] 發(fā)現(xiàn)楊樹Populus L 基因PtNF-YA11 可以使擬南芥Arabidopsis thaliana 提早開花，可能通過CO、FT 途徑調(diào)控成花時(shí)間。Bai 等[4] 發(fā)現(xiàn)JcFT是小桐子Jatropha curcas L 成花轉(zhuǎn)變的核心基因，并可能通過細(xì)胞分裂素和生長素調(diào)控花序和花器官發(fā)育。此外，在植物花發(fā)育過程中，糖基因的表達(dá)也與花發(fā)育過程密切相關(guān)?！t元寶’紫玉蘭Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao’兩次花發(fā)育中對關(guān)鍵TPS 基因克隆發(fā)現(xiàn)Ml TPS1 基因在二次分化前期表達(dá)量顯著提高，中期顯著下調(diào)，該基因可能影響二次花的成花誘導(dǎo)和花器官原基的形成[5]。作為關(guān)鍵調(diào)控因子，在花藥/ 花粉發(fā)育中缺少所需的糖代謝基因往往會導(dǎo)致核不育表型[6]。植物體內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶SEC 也可參與表觀遺傳介導(dǎo)的成花時(shí)間調(diào)節(jié)過程。蛋白糖基化O-GlcNAc 轉(zhuǎn)移酶SEC 可通過O-GlcNAc 修飾激活組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶ATX1 的活性，進(jìn)而修飾調(diào)節(jié)植物春化作用并負(fù)責(zé)調(diào)控植物成花時(shí)間[7]。

目前在板栗花發(fā)育研究中，大多為花發(fā)育的形態(tài)學(xué)觀察[8-10]。早在1994 年，有學(xué)者已開展了板栗兩性花序分化細(xì)胞學(xué)研究，許多學(xué)者對雄花芽分化過程進(jìn)行了細(xì)致觀察。隨著對雄花的進(jìn)一步關(guān)注，也發(fā)現(xiàn)了雄性不育的細(xì)胞學(xué)過程[8]。此后，相繼開展了板栗‘遵玉’‘燕山早豐’雌花形態(tài)學(xué)研究[9-10]。而關(guān)于其花發(fā)育的分子機(jī)制研究主要集中在關(guān)鍵基因篩選、蛋白互作等方面。程運(yùn)河等通過對CmFT 過量表達(dá)擬南芥開花性狀分析，驗(yàn)證CmFT 為板栗開花素基因，可促進(jìn)成花[11]。張煜等[12] 在板栗基因組中鑒定出5 個(gè)FT/TFL1-like 基因，經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)化、基因表達(dá)等分析推測這些基因在板栗雌雄花形成和發(fā)育中可能具有重要調(diào)控作用。在休眠期板栗混合芽赤霉素的調(diào)控中，CmGID2 抑制CmDELLA 基因的表達(dá)，同時(shí)受到生長素信號和F-box 調(diào)控[13]。Alhinho 等[14] 證明典型ABCDE 蛋白- 蛋白互作的變化是雌雄花分化的基礎(chǔ)。Chen 等[15] 發(fā)現(xiàn)赤霉素也可通過miR156 間接影響一些SPL靶基因的表達(dá)來影響板栗花發(fā)育。板栗雌雄花主要在春季和夏秋季開花，具有多次開花的現(xiàn)象，其成花分子機(jī)制較為復(fù)雜，仍有待進(jìn)一步研究。因此，本研究對不同發(fā)育時(shí)期‘檀橋’板栗雌雄花進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，探究雌雄花發(fā)育過程中基因表達(dá)變化差異，篩選出板栗花發(fā)育關(guān)鍵基因，為進(jìn)一步揭示‘檀橋’板栗花發(fā)育的分子機(jī)制提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

研究中所用試材采自于湖南省長沙市中南林業(yè)科技大學(xué)栗種質(zhì)資源圃（29°2′5″N，110°14′18″E）中種植的8 年生正常結(jié)實(shí)的‘檀橋’板栗C. mollissima ‘Tanqiao’， 其良種編號為“ 國S-SV-CM-020-2014”。該資源圃位于熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，氣候潮濕，年平均氣溫約為16.8 ～ 17.2 ℃，日照最高溫度為41 ℃，年平均降水量為1 600 mm，日均降水量為15.4 mm，平均相對濕度為69%。

2020 年5 月在試驗(yàn)地采集‘檀橋’板栗雌花序（CF1、CF2）和純雄花序（CM1、CM2）兩個(gè)重要時(shí)期，雌雄花序切取中下部位2 ～ 3 cm，采集一部分用于卡諾固定液固定；一部分用液氮速凍，每個(gè)樣品3 個(gè)生物學(xué)重復(fù)，放于-80 ℃超低溫冰箱保存，隨后送至上海美吉生物公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 石蠟切片

采用石蠟切片對‘檀橋’板栗雌雄花進(jìn)行解剖觀察，采取脫水，透明，浸蠟，包埋，切片，烘片，脫蠟，染色步驟進(jìn)行[16]。利用奧林巴斯BX-51 光學(xué)顯微鏡對樣片進(jìn)行觀察。

1.2.2 RNA 提取、cDNA 合成、文庫構(gòu)建

取30 ～ 60 mg 液氮研磨樣品，利用EASYspinPlus 植物RNA 快速提取試劑盒分別提取板栗雌、雄花的RNA。利用Illumina Novaseq 6000測序平臺，測序?qū)嶒?yàn)采用Illumina TruseqTM RNA sample prepKit 方法進(jìn)行文庫構(gòu)建[4]。

1.2.3 差異表達(dá)基因篩選及分析

使用RSEM 軟件比對至基因組的結(jié)果以及基因組注釋文件， 獲得每個(gè)樣本基因的ReadCounts，其中參考基因組為北京農(nóng)學(xué)院公布的板栗基因組[17]。然后對其進(jìn)行FPKM 轉(zhuǎn)換得到標(biāo)準(zhǔn)化的基因表達(dá)水平?；诒磉_(dá)量定量結(jié)果，進(jìn)行組間差異基因分析，差異分析軟件為：DESeq2，篩選閾值為：|log2FC| ≥ 2 amp; padjust ＜ 0.05 為標(biāo)準(zhǔn)，篩選了雌雄花不同發(fā)育時(shí)期的差異表達(dá)基因，并采用軟件Goatools、R 腳本對雌雄花發(fā)育的差異基因集進(jìn)行GO 富集分析和KEGG 富集分析。對高度富集路中的基因以|log2FC| ≥ 2 amp; padjust ＜ 0.05為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行篩選并繪制熱圖。

1.2.4 WGCNA 分析

利用美吉生物云平臺（https：//cloud.majorbio.com/）對雌雄花不同發(fā)育時(shí)期的差異表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行WGCNA 分析，采用動態(tài)混合切割算法將表達(dá)一致的基因劃分到相同模塊，相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法采用spearman。通過分析不同模塊的基因表達(dá)熱圖[18]，找到與成花過程密切相關(guān)的模塊，最后通過可視化網(wǎng)絡(luò)分析獲得模塊的hub 基因。

1.2.5 差異表達(dá)基因的qRT-PCR 驗(yàn)證

為了驗(yàn)證測序結(jié)果的準(zhǔn)確性，隨機(jī)選擇了4個(gè)差異基因進(jìn)行qRT-PCR驗(yàn)證，每個(gè)基因3 次重復(fù)，對得到的結(jié)果取平均值。運(yùn)用Primer 5.0 軟件設(shè)計(jì)了熒光定量引物（表1），最后樣品基因的相對表達(dá)量計(jì)算用2-ΔΔCt 法計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘檀橋’板栗雌雄花不同發(fā)育時(shí)期細(xì)胞學(xué)觀察

雌花從外向內(nèi)依次分化出新一輪的圓錐形突起即雌蕊原基，為雌蕊原基分化期（圖1A）；雌花開放時(shí)，柱頭伸出，并有退化的花藥（圖1B）。雄花中雄蕊原基分裂并增長，頂部膨大，發(fā)育成分生組織形成幼嫩花藥，為花藥發(fā)育期（圖1C）；雄花開放時(shí)，花絲逐漸伸長撐開萼片（圖1D）。

2.2 測序數(shù)據(jù)質(zhì)量分析結(jié)果

經(jīng)原始數(shù)據(jù)過濾去雜后，共得到90.16 Gb 干凈數(shù)據(jù)（Clean data），GC 含量均在44.15% 以上、Q30 堿基百分比在92.53% 以上；將質(zhì)控后的數(shù)據(jù)干凈數(shù)據(jù)與參考基因組進(jìn)行比對，與參考基因組比對率高達(dá)93.69％，比對到唯一位置的比對率均在89.00% 左右，表明測序質(zhì)量良好（表2）。

2.3 差異表達(dá)基因分析

通過NR 注釋后的差異基因分析表明，雄花在花藥發(fā)育期（CM1）和開放期（CM2）產(chǎn)生的DEGs 有3 407 個(gè)，其中上調(diào)基因數(shù)量為1 847 個(gè)，下調(diào)基因數(shù)量為1 560 個(gè)；雌花在雌蕊原基分化期（CF1）和開放期（CF2）產(chǎn)生的差異表達(dá)基因有1 094 個(gè)，上調(diào)基因數(shù)量為600 個(gè)，下調(diào)基因數(shù)量為494 個(gè)（圖2）。這些差異表達(dá)基因可能與‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育相關(guān)。

2.4 樣本間相關(guān)性分析

對‘檀橋’板栗雌雄花差異基因進(jìn)行Venn 分析發(fā)現(xiàn)，CF1 和CF2 共有592 個(gè)基因，CM1 和CM2共有755 個(gè)基因；CF1和CM1 共有113 個(gè)基因，CF2 和CM2 共有49 個(gè)基因；CM2 特有基因最多為377 個(gè)，顯著高于雌花的2 個(gè)時(shí)期（圖3A）。同時(shí)，對雌雄花差異組別CM1vsCM2、CF1vsCF2也進(jìn)行了Venn 分析，兩組之間共有663 個(gè)基因（圖3B）。

2.5 GO 富集分析

為探究不同組間的基因功能差異，本研究中‘檀橋’板栗雌花序樣本共有3 260 條DEGs被注釋到GO 數(shù)據(jù)庫的分子功能（Molecularfunction）、生物過程（Biological process） 和細(xì)胞組成（Cellular component）這3 個(gè)大類42 條通路，挑選富集最多的前30 個(gè)GO 功能分類如圖5所示。其中，歸為分子功能的差異基因最多，共注釋到1 123 個(gè)差異表達(dá)基因并分為9 個(gè)小類；以參與催化活性（Catalytic activity）和結(jié)合（Binding）居多，比例均在40% 以上。在生物過程中差異表達(dá)基因共有1 029 個(gè)分為9 個(gè)小類，主要富集于代謝過程（Metabolic process）和細(xì)胞途徑（Cellularprocess），比例均在30% 以上。參與細(xì)胞組成的差異基因歸為11 個(gè)小類，膜組分（Membranepart）和細(xì)胞部分（Cell part）所占比例最高，均大于30%。

與雌花發(fā)育過程相比，雄花共有10 196 條DEGs 被注釋到3 大類47 條通路上。在分子功能中的結(jié)合差異基因數(shù)量高于催化活性，雄花可能細(xì)胞活動更為旺盛。在這3 個(gè)大類中，雄花顯著富集的通路與雌花類似，但差異基因數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雌花，約為3 倍。

2.6 KEGG 富集分析

進(jìn)一步對‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG 功能富集分析， 篩選出富集最顯著的20 條代謝通路。其中雌花發(fā)育過程顯著富集到植物晝夜節(jié)律計(jì)劃（Circadianrhythm-plant）、淀粉和蔗糖代謝（Starch andsucrose metabolism）、亞油酸代謝（Linoleic acidmetabolism）、戊糖和葡萄糖醛酸的相互轉(zhuǎn)化（Pentose and glucuronate interconversions） 等過程（圖5A）；雄花發(fā)育過程顯著富集到植物晝夜節(jié)律計(jì)劃、淀粉和蔗糖代謝、苯丙烷的生物合成（Phenylpropanoid biosynthesis）、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成（Phenylalanine， tyrosineand tryptophan biosynthesis）等途徑（圖5B）。

2.7 ‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育相關(guān)基因篩選

2.7.1 光周期相關(guān)基因

光周期是影響植物成花的一個(gè)重要因素，而晝夜節(jié)律是光周期誘導(dǎo)植物成花的途徑中的關(guān)鍵因素之一。因此，挑選了雌雄花發(fā)育過程中顯著富集在植物的晝夜節(jié)律代謝通路中的差異表達(dá)基因有RUP2（CMHBY228190）、HY5（CMHBY205937）、HYH（CMHBY212907）、COP1（CMHBY214445）、LHY（CMHBY216123）、PHYB（CMHBY203515）、PIF3（CMHBY209846） 基因在雌花雌蕊原基分化期， 雄花花藥發(fā)育期低表達(dá)， 雌雄花開放期高表達(dá)；APRR1（CMHBY216518）、APRR7（CMHBY208660）、APRR5（CMHBY215099）、PRR73（CMHBY208191）、ADO3（CMHBY210648）、GIGAN（CMHBY201539）、HD3A（CMHBY204772）基因在雌花雌蕊原基分化期， 雄花花藥發(fā)育期高表達(dá)， 在雌雄花開放期低表達(dá)；MAD57（CMHBY207914） 基因在雌花雌蕊原基分化期高表達(dá)， 在雌花開放期低表達(dá)；AG104（CMHBY220027） 在雌蕊原基分化期低表達(dá)，雌花開放期高表達(dá)，CHS1（CMHBY202860） 基因在雄花花藥發(fā)育期高表達(dá)，在雄花開放期低表達(dá)（圖6）。

2.7.2 淀粉與蔗糖相關(guān)基因

在植物花發(fā)育過程中， 糖類物質(zhì)變化也與花發(fā)育過程密切相關(guān)。因此， 篩選出雌雄花發(fā)育過程中顯著富集在淀粉與蔗糖代謝通路中的差異表達(dá)基因17 個(gè)， 其中BAM1（CMHBY230534、CMHBY2215231、C M H B Y217815）、E135（ C M H B Y205726）、6FEH（CMHBY205922）、INVA（CMHBY209168）、BGL18（CMHBY216228）、BGH3B（CMHBY205663）基因在雌花雌蕊原基分化期， 雄花花藥發(fā)育期低表達(dá)， 在雌雄花開放期高表達(dá)；TPPJ（CMHBY209817）、GUN16（CMHBY205306）、GUN14（CMHBY211751）、SUS2（CMHBY215664）、INV1（CMHBY206218） 基因在雄花開放期高表達(dá)；SSY2（CMHBY202077）、SSG1（CMHBY209397） 基因在雌花開放期高表達(dá)（圖7）。這些基因可能是調(diào)控‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育的關(guān)鍵基因。

2.7.3 激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因

植物激素也在植物花發(fā)育過程中扮演著重要的角色。篩選出35 個(gè)植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中高表達(dá)的差異基因與板栗花發(fā)育相關(guān)，主要包括生長素、脫落酸、乙烯等。生長素信號通路中有17 個(gè)基因，NR 與Swiss-Prot 注釋得到8 個(gè)基因與生長素的合成和運(yùn)輸相關(guān)，3 個(gè)基因在生長素失活中起核心作用；脫落酸信號通路中有6 個(gè)基因，其中4 個(gè)為脫落酸信號途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子；參與乙烯信號通路的基因各有6 個(gè)；此外，與油菜素內(nèi)酯、水楊酸、茉莉酸相關(guān)的基因各有1 個(gè)。

除激素相關(guān)基因，還發(fā)現(xiàn)了光敏色素互作因子PIF3（CMHBY209846）參與到植物內(nèi)源激素所介導(dǎo)的信號網(wǎng)絡(luò)，且其在雌雄花開放期高表達(dá)，作為細(xì)胞信號傳導(dǎo)的“樞紐”，推測其能夠整合環(huán)境信號與內(nèi)源激素信號，在板栗花發(fā)育轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)中起著重要的調(diào)控作用。

2.8 WGCNA 分析

2.8.1 ‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育相關(guān)特異性模塊的鑒定

將雌雄花不同發(fā)育時(shí)期進(jìn)行比對，把所獲得的13 812 個(gè)差異基因作為候選基因進(jìn)行WGCNA分析，最終獲得與花發(fā)育過程相關(guān)的5 個(gè)共表達(dá)模塊。根據(jù)模塊與花發(fā)育時(shí)期的相關(guān)性，鑒定到2 個(gè)共表達(dá)模塊。其中，Blue 模塊在雄花發(fā)育過程高表達(dá)，在雌花發(fā)育過程低表達(dá)；Turquoise 模塊在雌花發(fā)育過程中高表達(dá)，在雄花發(fā)育過程低表達(dá)；Brown 模塊在雌花雌蕊原基分化期，雄花花藥發(fā)育期顯著表達(dá)，在雌雄花開放期低表達(dá)；Yellow 模塊和Grey 模塊與雌雄花發(fā)育過程都呈現(xiàn)正相關(guān)，其可能是‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育特異相關(guān)的模塊（圖9）。

2.8.2 關(guān)鍵模塊核心基因挖掘

通過可視化網(wǎng)絡(luò)分析獲得模塊的hub 基因，篩選節(jié)點(diǎn)間權(quán)重值大于0.02 的連線進(jìn)行分析，篩選模塊內(nèi)連通性前10 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，得出該模塊10 個(gè)核心基因的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)圖，中心基因?yàn)锽AM1（CMHBY215231）、SAMT（CMHBY208020）（圖10）。其中，BAM1 基因在雌雄花差異基因所富集淀粉與蔗糖通路中也高表達(dá)，可能是‘檀橋’板栗雌雄花發(fā)育的重要基因。

2.9 qRT-PCR 驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，隨機(jī)選取4 個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行qRT-PCR 驗(yàn)證。將4組數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)熒光定量鑒定的結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（RNA-seq）進(jìn)行比較，這些基因的表達(dá)趨勢與轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果基本一致，表明轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)具有較高的可靠性（圖11）。

3 討 論

3.1 光周期途徑對植物成花的影響

植物的成花過程是高等植物從營養(yǎng)生長階段向生殖生長轉(zhuǎn)化的重要過程，是個(gè)體發(fā)育的核心內(nèi)容。光周期途徑作為重要的成花途徑之一，可以通過感知光照長度來調(diào)控植物成花[19]。在油茶Camellia oleifera 中光周期途徑GI 基因響應(yīng)光照時(shí)長增加，促進(jìn)油茶提前開花[20]。光周期途徑中生物鐘基因可調(diào)節(jié)植物體內(nèi)輸出信號網(wǎng)絡(luò)，并通過聯(lián)鎖反饋通路調(diào)節(jié)下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，參與調(diào)控植物的生殖生長。光形態(tài)建成核心調(diào)控因子COP1能夠介導(dǎo)光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中HY5 和CO 等正調(diào)控因子的泛素化降解，從而影響擬南芥開花；在山核桃Carya cathayensis Sarg 中CcCOP1E3 連接酶表達(dá)與雌雄花分化密切關(guān)[21]。GI 基因作為光周期途徑成花的關(guān)鍵基因，正調(diào)控CO 基因的表達(dá)并激活下游FT 基因表達(dá)，誘導(dǎo)植物開花[22]。在木本植物中，F(xiàn)T 過量表達(dá)會使楊樹、梨樹Pyrus spp 呈現(xiàn)早花[23]。在表達(dá)PIF3 反義序列的擬南芥植株中，紅光誘導(dǎo)的光敏色素對LHY 的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)作用受到抑制，表明光敏色素可通過PIF3 調(diào)節(jié)LHY 的表達(dá)[24]。結(jié)合PIF3 在雌雄花開放期上調(diào)表達(dá)，猜測PIF3 作為細(xì)胞信號傳導(dǎo)的“樞紐”，可能在板栗花發(fā)育轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用。

3.2 激素對植物成花的影響

已有大量研究證明激素參與植物的成花過程，且不同激素對花的形態(tài)建成和開花時(shí)期有著不同的調(diào)控效果。激素相關(guān)基因DELLA、MYC2與CYCD3 之間存在互作，與皺葉膏桐Jatrophacarcas L 花序芽中雄花原基的敗育等過程以及雌花性別的決定相關(guān)[25]。CK 和GA 合成途徑中4 個(gè)關(guān)鍵基因LOG1/3/7、KO 與茉莉酸（JA）相關(guān)基因MYC2 存在串?dāng)_，共同影響錐栗C. henryi 雌花成花[26]。本研究結(jié)果顯示生長素，脫落酸、乙烯等激素主要參與板栗雌雄花發(fā)育過程，相關(guān)的35 個(gè)基因在雌雄花成花過程中顯著差異表達(dá)。其中生長素早期應(yīng)答基因SAUR，生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子IAA在雌雄花開放期顯著上調(diào)，而部分維持生長素動態(tài)平衡的基因GH3 在雌花開放期下調(diào)。乙烯在植物成花過程中具有促進(jìn)作用，除ERF1 基因在雌花開放期下調(diào)表達(dá)，參與其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的ETR、EBF1、ERF1、負(fù)調(diào)控因子CTR1 都在雌雄花開放期上調(diào)表達(dá)。ERF 基因家族參與調(diào)控植物花的生長發(fā)育，CsERF110 和CsERF113 能夠協(xié)同調(diào)控性別決定中A 基因的表達(dá)，影響黃瓜Cucumis sativus L 雄花的正常建成[27]。在菊花Chrysanthemum morifoliumRamat 中，CmERF1 可以通過調(diào)控光周期相關(guān)基因CmCCA1、CmCDF1/2 的表達(dá)影響開花時(shí)間[28]。ABA 調(diào)控栗屬植物成花研究顯示，低含量的ABA有利于板栗花簇原基的分化和雌花形成[29]。PYL蛋白可與ABA 結(jié)合抑制信號途徑的關(guān)鍵負(fù)調(diào)節(jié)因子PP2C 表達(dá)。本研究中，脫落酸相關(guān)基因均在雌雄花開放期上調(diào)表達(dá)。綜上，生長素、乙烯、脫落酸在‘檀橋’板栗雌雄花成花過程中也起著重要作用。

3.3 糖類物質(zhì)對植物成花的影響

植物生長發(fā)育是一個(gè)耗能的過程。蔗糖是植物光合作用的主要產(chǎn)物之一，也是植物體內(nèi)能量運(yùn)輸?shù)闹饕问?。近年來研究發(fā)現(xiàn)蔗糖不僅作為植物體內(nèi)的供能物質(zhì)，還是植物體內(nèi)重要的信號分子，參與調(diào)控了多種生物學(xué)進(jìn)程。在蒿柳Salixviminalis E. L. Wolf 成花過程中糖作為能量物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)促進(jìn)花芽分化，并作為成花信號物質(zhì)直接作用于莖尖調(diào)控花芽分化[30]。此外，某些糖類物質(zhì)還參與植物成花控制基因的表達(dá)調(diào)節(jié)。外源施用蔗糖還能夠解除基因FRI、FLC 對開花的抑制作用，還可以誘導(dǎo)海藻糖路徑等相關(guān)基因的表達(dá)來促進(jìn)植物開花[31]。本研究中，開花后蔗糖合酶SUS2 基因高表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)蔗糖積累。蔗糖積累能解除開花抑制因子FLC 對于FT 的副作用從而影響植物成花[32]。此外，BAM1 基因在板栗雌雄花開放期高表達(dá)，該基因在花藥絨氈層發(fā)育、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、花粉壁形成等方面具有調(diào)控作用，并可與SPL 共同調(diào)控花粉發(fā)育過程相關(guān)基因的表達(dá)[33]。結(jié)合WGCNA 分析確定其為關(guān)鍵基因， 推測BAM1 基因作為糖類物質(zhì)信號傳導(dǎo)的樞紐基因之一，調(diào)控板栗花發(fā)育過程中的糖類物質(zhì)含量。此外，半乳糖、類胡蘿卜素相關(guān)基因在雄花開放期高表達(dá)，纖維素和海藻糖相關(guān)基因BGL18、BGH3B、TPPA、TPPJ 也在花發(fā)育過程中差異表達(dá)。本研究后續(xù)將驗(yàn)證PIF3、BAM1、SAUR 等基因在板栗雌雄花發(fā)育過程中的功能，進(jìn)而揭示這些基因在‘檀橋’板栗中具體的作用調(diào)控機(jī)理。

4 結(jié)論

本研究通過轉(zhuǎn)錄組測序、生物信息學(xué)等方法對‘檀橋’板栗雌雄花不同發(fā)育時(shí)期進(jìn)行了比較分析，篩選出69 個(gè)與光周期、糖類化合物以及激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的差異表達(dá)基因，其中PIF3、BAM1、SAUR 等可能是‘檀橋’板栗成花關(guān)鍵基因，為深入研究‘檀橋’板栗花發(fā)育的分子機(jī)理奠定了理論基礎(chǔ)。

[ 本文編校：羅列]