豐景　盧江

摘 要 開花是植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的重要時(shí)期，而開花調(diào)控成為近年來(lái)植物分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。擬南芥中存在多條調(diào)控開花的信號(hào)途徑如光周期途徑、春化途徑、赤霉素途徑和自主途徑等。目前，在葡萄中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多葡萄花發(fā)育相關(guān)的重要基因，是擬南芥花發(fā)育相關(guān)基因的同源基因，并且絕大多數(shù)基因具有與擬南芥相似的功能。本文綜述了開花相關(guān)基因在葡萄開花時(shí)間、花發(fā)育過(guò)程以及其他過(guò)程中的功能，以期為葡萄成花機(jī)制的深入研究提供一些參考。

關(guān)鍵詞 開花整合子；花發(fā)育；成花誘導(dǎo)；同源基因；葡萄

中圖分類號(hào) S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Flowering is an important period of plant transition from vegetative growth to reproductive growth. Flowering is becoming a hot spot in plant molecular biology in recent years. In Arabidopsis there are many signal pathways regulating the flowering time such as photoperiod， vernalization， gibberellin and autonomic pathways. At present， many important genes have been found in grapes， and they are the homologous genes of flower-development-related genes of model plants， and most of the genes have functions similar to those of model plants genes. This review summarized the functions of flowering-related genes in flowering time， flowering development and other processes of grape in order to provide some references for the further research on flowering mechanism of grape.

Keywords flowering integrons； flower development； flowering induction； homologous genes； grape

DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.08.029

成花轉(zhuǎn)變是植物發(fā)育中的關(guān)鍵時(shí)期，適宜的成花時(shí)間能保證植株具有最大化的生殖能力，進(jìn)而保證種子的質(zhì)量。植物的成花包括遺傳因子以及外界環(huán)境因子與內(nèi)部信號(hào)之間的相互作用等[1]，是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生過(guò)程。模式植物擬南芥的研究發(fā)現(xiàn)，植物的開花調(diào)控有6條內(nèi)外信號(hào)途徑。包括光周期途徑（photoperiod pathway）、春化途徑（vernalization pathway）、自主途徑（autonomous pathway）、赤霉素途徑（GA pathway）、年齡途徑（age pathway）和環(huán)境溫度途徑（ambient temperature pathway）[2-6]。這6條調(diào)控途徑既能獨(dú)立完成調(diào)控作用，又能通過(guò)幾個(gè)整合基因相互交聯(lián)，形成具有精密調(diào)控功能的成花調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。擬南芥中已經(jīng)被證實(shí)的開花途徑整合因子（floral pathway integrators）包括： FT、LFY及SOC1 [4， 7]。

FT是重要的開花促進(jìn)基因，是光周期調(diào)控途徑中關(guān)鍵因子CO下游直接的靶基因。它在葉片中表達(dá)，然后通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)角o頂端激活花序分生組織基因，從而啟動(dòng)植物開花[8-9]。FT還是環(huán)境溫度途徑FLM、年齡途徑SPL3等的下游靶基因，能促進(jìn)下游LFY的表達(dá)；同時(shí)FT也是春化途徑和自主途徑關(guān)鍵基因FLC的靶基因；此外，莖端的FT表達(dá)還能被GA激活?？梢?jiàn)FT基因在植物這6條成花途徑的交匯節(jié)點(diǎn)發(fā)揮重要作用。SOC1與FT類似。

葡萄是世界上最古老、分布最廣、產(chǎn)量最高的落葉果樹。葡萄的果實(shí)汁多味美，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，既可鮮食又可干食，還可以加工成葡萄汁、葡萄酒等，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是果中佳品。葡萄也是我國(guó)的主要栽培果樹之一。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，通過(guò)對(duì)擬南芥等模式植物的研究，對(duì)植物花發(fā)育有了較深入的認(rèn)識(shí)。目前，在葡萄中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多葡萄花發(fā)育相關(guān)的重要基因是擬南芥花發(fā)育相關(guān)基因的同源基因，并且絕大多數(shù)基因具有與擬南芥相似的功能。本文簡(jiǎn)要綜述葡萄成花分子生物學(xué)相關(guān)研究的最新進(jìn)展，以期為今后從分子水平調(diào)控葡萄成花誘導(dǎo)提供基礎(chǔ)。

1 葡萄成花誘導(dǎo)途徑相關(guān)基因的研究進(jìn)展

目前擬南芥的成花機(jī)理研究已比較完善，研究發(fā)現(xiàn)在葡萄基因組中，存在許多擬南芥成花誘導(dǎo)相關(guān)基因的同源基因。上官凌飛等[10]通過(guò)生物信息學(xué)的方法，對(duì)葡萄成花相關(guān)基因進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析，并初步建立了葡萄開花基因網(wǎng)絡(luò)圖（圖1）。在葡萄光周期途徑中，藍(lán)光受體基因VvCRY1和VvCRY2、遠(yuǎn)紅光受體基因VvPHYB以及VvESD4共同調(diào)控VvGI的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控光周期期途徑下游基因VvCO的表達(dá)，使其將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為開花信號(hào)。在葡萄春化途徑中VvVIP1、VvVIP2和VvVIP6促進(jìn)VvFLC的表達(dá)；自主途徑中VvFPA和VvFCA抑制VvFLC的表達(dá)。春化途徑和自主途徑均通過(guò)VvFLC抑制VvFT、VvSOC1和VvLFY基因的表達(dá)，從而達(dá)到抑制開花。其中FLC和FRI基因協(xié)同作用。VvLFY控制VvAP1、VvAP3、VvAG的表達(dá)，同時(shí)決定頂端分生組織的性質(zhì)。

1.1 葡萄FT基因的研究進(jìn)展

在葡萄中已鑒別出了5個(gè)FT的同源基因，分別為VvFT、VvMFT、VvTFL1A、VvTFL1B和VvTFL1C。這5個(gè)基因被歸為3類：FT-like、MFT-like 和TFL1-like[11]。VvFT與休眠芽中季節(jié)性成花誘導(dǎo)以及花序、花和果的發(fā)育相關(guān)，VvFT在葡萄幼果中表達(dá)量最高[12]，在莖尖和幼葉中卻幾乎沒(méi)有表達(dá)[13]；VvMFT在開花期與VvFT的表達(dá)模式是平行的，但是在休眠芽的成花發(fā)端階段不表達(dá)；VvTFL1A、VvTFL1B和VvTFL1C在休眠芽的成花發(fā)端階段表達(dá)，但是在花期的花發(fā)育階段并不表達(dá)[11]。一般認(rèn)為VvFT和VvMFT具有促進(jìn)成花的作用，而VvTFL1A、VvTFL1B和VvTFL1C主要起抑制成花的作用[13]。在擬南芥和煙草中過(guò)量表達(dá)VvFT能夠?qū)е绿嵩玳_花，除此之外還導(dǎo)致煙草矮化[14]；而過(guò)量表達(dá)VvTFL1A不影響開花時(shí)間，卻明顯增加了花序分枝和延遲了花分生組織的起 始[11， 15]。另外，VvTFL1A在葡萄中過(guò)表達(dá)與RRM（the reiterated reproductive meristem）表型相關(guān)，這與擬南芥中描述的表型一致[15]。研究表明，葡萄側(cè)枝結(jié)構(gòu)（lateral shoot structures）的起始需要一定表達(dá)量的VvTFL1A，但隨后VvTFL1A表達(dá)水平逐步下調(diào)，以完成花朵和卷須的分化[15-16]。‘香悅葡萄中VvFT基因在各個(gè)組織器官中均有表達(dá)，但不同組織中表達(dá)量有差異。研究發(fā)現(xiàn)，在葡萄幼果中表達(dá)量最高[12]。利用RT-PCR和原位雜交的方法，發(fā)現(xiàn)‘香悅葡萄中的VvFT基因可能有不同于擬南芥中FT基因的功能，即葡萄中的VvFT基因參與了成花，也參與了花器官的發(fā)育[13]。此外，酵母雙雜交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，VvFT和VvTFL1A蛋白都與VvFD蛋白有相互作用，并且VvFT與VvFD相互作用的強(qiáng)度明顯高于VvTFL1A蛋白與VvFD蛋白相互作用的強(qiáng)度[13]。山葡萄中的研究發(fā)現(xiàn)，VvFT基因在雌花中的表達(dá)量顯著高于雄花。而VvTFL1A和VvTFL1B這2個(gè)基因在雄花中的表達(dá)量略高于雌花[17]。在‘藤稔葡萄中，VvFT基因的表達(dá)量在整個(gè)花期穩(wěn)步下降，但開花前急劇上升，尤其是開花當(dāng)天表達(dá)量達(dá)到最高值[18]。分析VvFT基因在‘藤稔葡萄各節(jié)位花芽發(fā)育中表達(dá)情況，結(jié)果表明不同節(jié)位芽中VvFT的表達(dá)水平都較低且在一年的生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)的變化不大[19]。

從芽向自然休眠過(guò)渡期間，發(fā)現(xiàn)葉和花芽中VvFT基因的表達(dá)水平同步下降，隨后利用化合物氰胺（HC）和疊氮鈉解除休眠，發(fā)現(xiàn)VvFT基因的表達(dá)上調(diào)，這些結(jié)果表明VvFT可能在抑制其進(jìn)入ED來(lái)刺激芽生長(zhǎng)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用[20]。分析葡萄芽發(fā)育轉(zhuǎn)變的微陣列數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)VvFT與細(xì)胞周期基因共表達(dá)[21]。從相對(duì)休眠（paradormancy，PD）到內(nèi)生休眠（endodormancy，ED）的過(guò)渡期間，VvFT的水平與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子VvCDKA、VvCDKB2、VvCYCA1和VvCYCD3.2類似地下降，而在從ED向出芽的過(guò)渡期間，VvFT水平與細(xì)胞周期基因一起增加。這一發(fā)現(xiàn)表明，VvFT可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控細(xì)胞周期基因，并通過(guò)它們調(diào)節(jié)ED[21]。

1.2 葡萄LFY基因的研究進(jìn)展

LEAFY（LFY）基因是一個(gè)調(diào)控植物花分生組織和花器管形成的特征基因，在植物光周期途徑、春化途徑、自主途徑和赤霉素途徑的交匯節(jié)點(diǎn)發(fā)揮重要作用。LFY基因是整合環(huán)境和內(nèi)源信號(hào)的重要開花控制因子[22]，能夠啟動(dòng)植物的開花過(guò)程，并且控制植物花的生長(zhǎng)發(fā)育[23]。擬南芥LFY轉(zhuǎn)錄因子的同源基因VFL在葡萄中已被克隆，VFL在花瓣和雄蕊原基中、花序和卷須分生組織中均有表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)VFL在整個(gè)花序發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)量都很高，但是在卷須原基中，VFL僅在其發(fā)育的早期階段表達(dá)。VFL在這2種結(jié)構(gòu)中的差異表達(dá)，可能表明VFL表達(dá)的閾值水平是花序和花分生組織的發(fā)育所需要的而不是卷須[24]。在葉原基和葉緣中也能檢測(cè)到VFL的表達(dá)，表明VFL在特定葉組織中具有維持細(xì)胞分裂的功能[16， 25]。VFL最初在外側(cè)分生組織中表達(dá)，但VFL表達(dá)的增加僅與花序和花發(fā)育相關(guān)[25]。VFL既在葡萄營(yíng)養(yǎng)組織中表達(dá)，又在生殖組織中表達(dá)，說(shuō)明其在葡萄分生組織中承擔(dān)著全面的角色?！沐咸阎校琕FL基因主要在花序分化和早期花器官發(fā)育過(guò)程中表達(dá)，在花發(fā)育后期逐漸降低[26-27]。在‘雷司令（Riesling）中克隆了LFY同源基因VvLEAFY [28]，原位雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，VvLEAFY在花原基、花瓣和雄蕊原基中特異表達(dá)。VvLEAFY在幼嫩的卷須中也表達(dá)，但是一旦花器官發(fā)育成熟，VvLEAFY的表達(dá)就消失了[29]?！薹迤咸阎校琇EAFY 在花芽分化期間的表達(dá)量是有差別的，在3、4、9、10葉期的表達(dá)量較少，而在5、6、7、8葉期的表達(dá)相對(duì)較強(qiáng)[30]。‘藤稔葡萄中克隆了LEAFY基因的啟動(dòng)子序列，通過(guò)生物信息學(xué)分析，表明葡萄VvLEAFY基因的表達(dá)可能受MYB、ABA和光等信號(hào)的調(diào)控[31]。在擬南芥中過(guò)表達(dá)VFL促進(jìn)了花序向花分生組織的快速轉(zhuǎn)化，VFL在葡萄中的作用可能與擬南芥中所描述的相似，LFY整合了來(lái)自不同途徑的開花信號(hào)并控制葡萄花器官特征基因的表達(dá)[25]。

目前尚不清楚開花誘導(dǎo)途徑是否調(diào)控葡萄中VFL的表達(dá)。 但是，在Vvgai突變體中，研究發(fā)現(xiàn)花序發(fā)育和VFL表達(dá)量的增加之間存在著相關(guān)性[32]，表明赤霉素可以抑制花序發(fā)育，并且直接或間接地影響葡萄中VFL表達(dá)。在擬南芥中，LFY基因的表達(dá)是由赤霉素途徑誘導(dǎo)的，這是促進(jìn)開花所必需的，與光周期無(wú)關(guān)[22]。因此，在擬南芥和葡萄之間，可能共享一種以LFY/VFL基因?yàn)榘袠?biāo)的赤霉素介導(dǎo)的開花途徑，盡管其表達(dá)在擬南芥和葡萄之間具有相反的作用[25]。

1.3 葡萄SOC1基因的研究進(jìn)展

SOC1（MADS8）基因廣泛存在于單子葉植物和雙子葉植物中， 它能編碼一個(gè)MADS-box家族的轉(zhuǎn)錄因子，在擬南芥的多條開花調(diào)控途徑中占據(jù)核心的地位[4]。SOC1既作為信號(hào)通路的響應(yīng)因子，又作為開花信號(hào)整合因子調(diào)節(jié)擬南芥的開花時(shí)間。在葡萄中已鑒別出SOC1的同源基因VvMADS8 [11， 20， 33]， 在開花誘導(dǎo)期，潛伏芽中VvMADS8的表達(dá)水平最高，并且葡萄芽中VvCO表達(dá)與VvMADS8和VFY在空間上和時(shí)間上協(xié)調(diào)，表明在葡萄開花的季節(jié)性周期中，這些基因的作用類似于擬南芥光周期途徑的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[34]。在葡萄葉中，從花芽向ED過(guò)渡之前，VvMADS8與VvCO的表達(dá)模式相似，在夜間增加，光照期間下降。而花芽向ED過(guò)渡期間以及ED期間，VvMADS8與VvCO的表達(dá)模式顯著不同，VvMADS8的表達(dá)在相同的時(shí)間段里從振蕩模式變成了非振蕩模式[20]。山葡萄中，VvMADS8 基因在雌花池和雄花池中表達(dá)模式基本相同，但是表達(dá)量稍微有差異。均在芽體膨大期時(shí)（4月30日）表達(dá)量最多，隨著花序的展露分離，表達(dá)量急劇降低。而對(duì)于同一時(shí)期來(lái)說(shuō)，在雌花和雄花中，VvMADS8的表達(dá)量無(wú)顯著性差異。在山葡萄中，不論是雄花還是雌花，花芽中VvMADS8 表達(dá)量最多，花序中表達(dá)量極少。這些結(jié)果表明，VvMADS8在山葡萄花發(fā)育前期有作用[35]。原位雜交表明，VvMADS8在赤霞珠的花序原基和苞片中表達(dá)量最高，在其他時(shí)期表達(dá)量較少[35]。在成熟的花和果實(shí)中沒(méi)有檢測(cè)到VvMADS8基因的表達(dá)，在發(fā)育的卷須中有微量表達(dá)。在‘藤稔葡萄中，VvSOC1 在各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期不同節(jié)位芽中都有很高的表達(dá)，并且基本都呈現(xiàn)較一致的變化趨勢(shì)[19]。VvMADS8在擬南芥中過(guò)量表達(dá)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因的擬南芥花期提前，數(shù)量增多，形狀改變[33]。

1.4 葡萄FLC基因的研究進(jìn)展

擬南芥FLC屬于MADS-box基因，是調(diào)控春化作用需求和響應(yīng)的關(guān)鍵基因之一，F(xiàn)LC通過(guò)抑制成花基因FT和SOC1抑制植物開花[36]。在葡萄基因組中，現(xiàn)已分離和克隆到與模式植物同源的FLC基因[12， 19， 37-38]。2個(gè)FLC同源基因VvFLC1和VvFLC2均在花芽中的表達(dá)量最高，并且在整個(gè)花芽發(fā)育階段均有表達(dá)[37]，但是VvFLC1和VvFLC2表達(dá)模式相反[39]。這種表達(dá)模式不同于擬南芥FLC的表達(dá)，它在頂端的表達(dá)先于開花轉(zhuǎn)變，在根和葉中也廣泛表達(dá)。VvFLC和VvFT在花序和莖尖中的相對(duì)表達(dá)量都較低，且差異不大[40]。VvFLC在各個(gè)器官均有表達(dá)，但表達(dá)量不同，在幼葉、幼果中表達(dá)量最高，說(shuō)明該基因?qū)τ谄咸褷I(yíng)養(yǎng)與生殖器官的發(fā)育都具有一定作用[12]。在‘藤稔葡萄不同節(jié)位芽中，VvFLC 的表達(dá)隨著芽的形成逐漸增強(qiáng)，隨后又降低，其表達(dá)高峰集中在芽發(fā)育的后期，而這段時(shí)期VvSOC1、VvAP1、VvAP2、VvAG 等基因的表達(dá)量呈逐漸降低之勢(shì)。這表明在這時(shí)間段內(nèi)VvFLC的高表達(dá)很可能導(dǎo)致芽發(fā)育速度的下降，使芽的生長(zhǎng)發(fā)育減弱，從而有利于芽逐步進(jìn)入休眠狀態(tài)[19]。

2 葡萄花器官發(fā)育相關(guān)基因的研究進(jìn)展

花器官特征基因被分為5類，分別命名為A、B、C、D及E類基因，這些基因的不同組合決定了萼片、花瓣、雄蕊、心皮及胚珠的形成[41-42]。擬南芥A類基因：APETALA1（AP1）和AP2[43-44]，是萼片和花瓣正常發(fā)育所必需的。AP1既是花分生組織特征基因，又是花器官形態(tài)特征基因，調(diào)控花序分生組織向花分生組織的轉(zhuǎn)變。葡萄中AP1和AP2的同源基因都已經(jīng)被克隆和鑒定出[38， 43]。在‘藤稔葡萄中，VvAP1在各時(shí)期的花芽中的表達(dá)量都較低；而VvAP1的同源基因VvFUL在花中的表達(dá)量最高，莖尖和卷須次之；VvAP2在各組織中的表達(dá)量趨于一致。VvAP1、VvAP2和VvFUL都隨著花芽的發(fā)育而表達(dá)量逐漸增強(qiáng)[19]。在營(yíng)養(yǎng)器官如葉、根中均未檢測(cè)到VvAP1和VvFUL基因的表達(dá)。相反，它們?cè)谡麄€(gè)卷須發(fā)育過(guò)程中均有表達(dá)。VvAP1和VvFUL基因的表達(dá)與繁殖發(fā)育有關(guān)，跨越2個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，在花序和花分生組織中共表達(dá)[43]。在花發(fā)育過(guò)程中，VvAP1和VvFUL的表達(dá)模式是不一致的。VvAP1最初在幼花分生組織中表達(dá)，緊接著VvAP1在萼片形成區(qū)域以內(nèi)的部位表達(dá)。之后，它的表達(dá)優(yōu)先在花瓣和雄蕊的生長(zhǎng)尖端以及正在發(fā)育的心皮中。而VvFUL的表達(dá)，早期限于花分生組織中心部位的心皮形成區(qū)域，隨后在果實(shí)發(fā)育的早期階段高水平表達(dá)。這種表達(dá)模式表明VvFUL可能在心皮和果實(shí)發(fā)育中起作用[44]?！銗偲咸阎?，VvAP2在葡萄葉、莖、花序、花等不同器官中均有表達(dá)。其中，VvAP2在花序和花中的表達(dá)量明顯高于葉和莖中的[45]。

擬南芥B類基因：AP3和PISTILATA（PI），主要控制花瓣和雄蕊的形成[46]。在葡萄中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3個(gè)B類同源基因，即VvMADS9（VvPI）、VvAP3和VvTM6[47-48]。3個(gè)基因都在花瓣和雄蕊中表達(dá)，VvMADS9在葉、根、卷須、潛伏芽和漿果中表達(dá)量低或不表達(dá)[33]，而VvTM6在生殖器官中更廣泛地表達(dá)，如VvTM6在心皮、果實(shí)和種子中表達(dá)，并且在這3種組織中的表達(dá)量均高于在花瓣中的表達(dá)量[48]。VvTM6在心皮以及漿果發(fā)育和成熟過(guò)程中表達(dá)，表明該基因在葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用[37]?；ㄊ芫?，VvMADS9的表達(dá)量明顯受到了抑制[48]。在葡萄中異位表達(dá)VvMADS9阻止了果實(shí)的發(fā)育[49]。VvMADS9在flb（fleshless berry）突變體的漿果中表達(dá)，而在野生型（WT）果實(shí)中完全不表達(dá)[50]。在flb突變體的花中，雖然VvMADS9的時(shí)空表達(dá)模式?jīng)]有改變，但是在開花前后VvMADS9表達(dá)量的變化，可能是造成突變體心皮發(fā)育和果實(shí)形態(tài)發(fā)生異常的原因[50]?！亠咸阎校琕vAP3在花期各階段的表達(dá)量整體水平均不高，并呈緩慢下降的 趨勢(shì)[18]。

擬南芥C類基因：AGAMOUS（AG），目前公認(rèn)的至少有4種功能：抑制A功能基因，終止花分生組織，決定雄蕊和心皮的發(fā)育，與D類基因如SEED STICK（STK /AGL11）、SHATTERPROOF 1 （SHP1/AGL1）和SHP2（AGL5）一起決定胚珠的發(fā)育。另外，D類基因也參與調(diào)控果實(shí)發(fā)育[51]。在葡萄基因組中，AG基因亞家族的幾個(gè)同源物已經(jīng)被報(bào)道了。其中，VvMADS1與擬南芥中的AG基因類似[52]。但是，序列分析表明VvMADS1與SHP1/2 [52]具有最近的同源性。VvMADS1在花序發(fā)育的中晚期以及整個(gè)漿果發(fā)育期表達(dá)，表達(dá)模式更像SHP1/2而不是AG[52]。而Northern雜交分析發(fā)現(xiàn)VvMADS1基因在花內(nèi)部?jī)奢喕ㄆ鞴僦斜磉_(dá)，這種表達(dá)模式更像AG基因而不是SHP1/2[53-54]。VvMADS1從花序開始到花期成熟期間的表達(dá)量明顯增加[55]。最近的研究表明，VvMADS1只在胚珠中特異表達(dá)，且在無(wú)核白和黑比諾胚珠發(fā)育過(guò)程中表達(dá)趨勢(shì)基本一致[56]。VvMADS1基因在葡萄中過(guò)表達(dá)與萼片形態(tài)的變化相關(guān)[57]。在煙草中過(guò)表達(dá)VvMADS1造成外部?jī)奢喕ㄆ鞴俚男螒B(tài)發(fā)生變化[52]。葡萄中，克隆得到AG基因的同源基因VvAG，半定量分析結(jié)果表明，它在葉片、卷須、休眠芽、萼片和雌蕊中不表達(dá)，在花序、果實(shí)、花瓣和雄蕊中表達(dá)；且在花發(fā)育早期表達(dá)量上升，花序形成時(shí)期表達(dá)量較低，表明VvAG的表達(dá)可能具有時(shí)空性，其作用是參與花序早期發(fā)育[14， 18， 38， 58]。VvMADS5/ VvAGL11與STK/AGL11基因具有同源性，在成熟心皮和發(fā)育的種子中表達(dá)量高，在漿果中表達(dá)量較低[28]。轉(zhuǎn)錄本分析表明VvAGL11在花和果中表達(dá)，在根、側(cè)枝、葉、芽和卷須中不表達(dá)[38]。無(wú)核白和黑比諾中，VvMADS5在花和胚珠中表達(dá)，而在根、莖、葉中不表達(dá)[56]。VvAGL11作為花器官特征基因之一，調(diào)控胚珠和種子的發(fā)育[39， 51， 59]。在葡萄果實(shí)中，VvAGL11與擬南芥AtAGL11具有相似的表達(dá)模式，均在胚珠的珠被中表達(dá)，但是在表達(dá)時(shí)間上有差異：AtAGL11主要是受精之前，在胚珠的珠被中表達(dá)；而VvAGL11是受精之后，在胚珠的珠被中表達(dá)[60]。在擬南芥stk突變體中異位表達(dá)VvAGL11，可使角果和種子異常的形態(tài)得到恢復(fù)[61]。這些結(jié)果表明，VvAGL11有與擬南芥AtAGL11相似的功能，負(fù)責(zé)調(diào)控種子形態(tài)形成。迄今為止，在葡萄基因組中還沒(méi)有基因已被確定與SHP1或SHP2具有同源性[39]。VvAGL11可能是葡萄基因組中唯一的D類基因。

擬南芥E類基因包括SEPALLATA1-4（SEP1-4），參與花分生組織確定和花器官特征的發(fā)育。在葡萄中，已經(jīng)鑒定了2個(gè)基因VvMADS2和VvMADS4[28]，分別與SEP1/3同源。VvMADS2和VvMADS4的表達(dá)模式也分別與SEP1和SEP3類似[62-63]。VvMADS2和VvMADS4在花序發(fā)育早期表達(dá)，直到開花。VvMADS2與VvMADS1的表達(dá)相似，從花序開始發(fā)育到花期成熟期間的表達(dá)量明顯增加[55]。VvMADS2和VvMADS4均在心皮、花瓣和雄蕊中表達(dá)，其中VvMADS2在心皮中的表達(dá)量高于在花瓣和雄蕊中。VvMADS2和VvMADS4在雌性花和雄性花中的表達(dá)水平是分別相似的；另外，VvMADS2和VvMADS4均在發(fā)育中的種子和漿果中表達(dá)，在葉、根和卷須中不表達(dá)。其中VvMADS4在花中的表達(dá)水平低于在漿果中的表達(dá)水平[37]。最近在‘無(wú)核白葡萄中克隆到一個(gè)MADS-box基因家族成員VviSEP2，表達(dá)分析結(jié)果表明，VviSEP2只在花蕾、花和胚珠中有表達(dá)，而在根、莖、葉中無(wú)表達(dá)[64]。

3 其他相關(guān)基因的研究進(jìn)展

CONSTANS（CO）是光周期調(diào)控途徑中的關(guān)鍵基因之一，作為光周期下游基因可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為開花信號(hào)傳遞給FT基因，從而促進(jìn)植物開花[65-66]。葡萄中發(fā)現(xiàn)了與擬南芥CO基因同源的基因，VvCO、VvCOL1[34]和VvCOL5[67]。VvCO與VvCOL1在葡萄葉、莖、卷須、根、花和漿果中均有表達(dá)，但是VvCOL1的表達(dá)水平一般高于VvCO。在營(yíng)養(yǎng)器官中，VvCO與VvCOL1主要在葉中表達(dá)，在卷須、莖和根中的表達(dá)量較低；在生殖器官中，VvCO與VvCOL1主要在花中表達(dá)，而在漿果中的表達(dá)量明顯減少。在花芽發(fā)育過(guò)程中，VvCO與VvCOL1的表達(dá)是有差異的。在葡萄開花誘導(dǎo)期間，VvCO在腋生的潛伏芽中大量表達(dá)，隨著潛伏芽的發(fā)育其表達(dá)水平逐漸下降。在休眠期間，VvCOL1的表達(dá)相對(duì)恒定，當(dāng)休眠結(jié)束，開始出芽時(shí)，VvCOL1的表達(dá)水平降到最低[34]。VvCOL5基因在無(wú)核（無(wú)核白）和有核葡萄（黑比諾）胚珠（幼種子）發(fā)育過(guò)程中呈現(xiàn)相反的表達(dá)模式。VvCOL5基因可能與無(wú)核白葡萄胚珠的發(fā)育相關(guān)，但目前對(duì)VvCOL5基因的研究?jī)H限于在黑比諾和無(wú)核白中表達(dá)存在差異，究竟CONSTANS類似基因是否對(duì)葡萄胚珠的敗育以及無(wú)核白胚珠的發(fā)育具有影響，還需要對(duì)VvCOL5基因的功能和作用機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的研究[67]。

VvSVP是擬南芥SVP同源基因，在‘無(wú)核白和‘黑比諾的營(yíng)養(yǎng)器官（根、莖、葉）和生殖器官（花蕾、盛花、胚珠）中均有表達(dá)，但表達(dá)量有差異。在‘無(wú)核白根中表達(dá)量最低，胚珠中表達(dá)量最高；而在‘黑比諾莖中表達(dá)量最高。表明葡萄VvSVP基因除了在營(yíng)養(yǎng)器官中發(fā)揮作用，還可能與果實(shí)、種子（胚珠）發(fā)育有關(guān)[68-69]。

光周期調(diào)控基因VvPHYA和VvPHYB在葡萄芽和葉片中的表達(dá)是有差異的。在葡萄芽中，短日照（SD）下均未檢測(cè)到VvPHYA和VvPHYB基因的表達(dá)；而在長(zhǎng)日照（LD）條件下，VvPHYA和VvPHYB基因都高度表達(dá)[70]。在葡萄葉中，LD條件下VvPHYA和VvPHYB基因的表達(dá)都隨晝夜節(jié)律振蕩，在黎明前和黃昏后分別達(dá)到最大值和最小值；然而，在SD條件下，VvPHYA和VvPHYB基因高水平均勻表達(dá)，表達(dá)節(jié)律消失[71]。在葡萄中，減少光周期和低溫可以引發(fā)芽向ED狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這一過(guò)程伴隨著葉中VvPHYA和VvPHYB基因表達(dá)的劇烈變化[20]。

GAMYB轉(zhuǎn)錄因子是赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一個(gè)重要的促進(jìn)因子，其作用受到miR159的調(diào)控[72]，在植物的開花誘導(dǎo)等過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用[73]?！嚎善咸阎锌寺〉紾AMYB-like的同源基因VvGAMYB，熒光定量分析表明，VvGAMYB 在花發(fā)育過(guò)程中都有表達(dá)，在開花前表達(dá)量呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，開花后則表達(dá)量降低。在葡萄中，也鑒定出了miR159家族基因[74]，參與了冬芽的二次花的發(fā)育[75]。利用赤霉素處理花序后，發(fā)現(xiàn)開花時(shí)間提前了，并且VvGAMYB的表達(dá)水平上調(diào)了，表明VvGAMYB可能在葡萄花發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮了重要功能[76]。在擬南芥中，GAMYB可以結(jié)合到LFY啟動(dòng)子上，調(diào)控LFY 的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開花時(shí)間的調(diào)控[77-78]。而赤霉素通過(guò)介導(dǎo)DELLA蛋白的泛素化調(diào)控miR159的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)GAMYB的裂解作用[78-81]。在葡萄花發(fā)育過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)VvGAMYB和VvLFY的表達(dá)都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而赤霉素處理促進(jìn)了VvGAMYB和VvLFY的表達(dá)，從而促使開花提前。miR159和VvGAMYB的表達(dá)負(fù)相關(guān)，赤霉素處理下miR159的表達(dá)下調(diào)從而也降低了對(duì)VvGAMYB的裂解作用，表明VvGAMYB通過(guò)赤霉素抑制miR159的表達(dá)，進(jìn)一步抑制miR159對(duì)VvGAMYB的裂解作用，從而使VvLFY基因的表達(dá)上調(diào)，參與了調(diào)控葡萄開花過(guò)程[76]。赤霉素在植物不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，在擬南芥中，GA的生物合成途徑已經(jīng)比較清楚。迄今，有關(guān)葡萄GA合成相關(guān)基因克隆的研究?jī)H見(jiàn)少量報(bào)道。以‘藤稔葡萄為材料，克隆了5個(gè)重要的赤霉素合成相關(guān)基因，分別是葡萄內(nèi)根-貝殼杉烯氧化酶基因（VvKO）、GA2-氧化酶基因（VvGA2ox2和VvGA2ox4）、GA3β-羥化酶基因（VvGA3ox4）和GA20-氧化酶基因（VvGA20ox1）。不同組織器官中的表達(dá)水平分析結(jié)果表明，VvGA2ox2主要在果實(shí)中表達(dá)，VvGA2ox4主要在葉片和果實(shí)中表達(dá)，而VvKO、VvGA3ox4和VvGA20ox1則在花、葉片和果實(shí)中均有一定的表達(dá)[82]，其中VvGA20ox1在花序、幼葉和小果中的表達(dá)水平較高[83]。開花前10 d用35 mg/L的赤霉素處理‘峰后葡萄，研究結(jié)果表明，赤霉素促進(jìn)葡萄開花是通過(guò)促進(jìn)雌配子體發(fā)育和開花前成花促進(jìn)基因VvFT、VvSOC1、VvFUL和VvAP1的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的[84]。

4 問(wèn)題與展望

在擬南芥中，AP1被證實(shí)是FT下游的一個(gè)靶基因[85-86]，在葡萄中VvFT和VvAP1的表達(dá)模式分別與擬南芥中FT和AP1類似，表明在葡萄中可能有一個(gè)相似的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[87]。葡萄花序和花的發(fā)育與擬南芥有著廣泛的相似性。葡萄花發(fā)育似乎遵循ABCDE模型，但是VvAP1例外，基于它在葡萄中的表達(dá)模式，它作為A類功能基因遭到了質(zhì)疑[43]。此外，VFL在花序發(fā)育過(guò)程中高度表達(dá)。然而，在卷須原基中，VFL是瞬時(shí)表達(dá)。VFL在2種結(jié)構(gòu)中的這種差異表達(dá)可能表明VFL表達(dá)閾值水平對(duì)于花序和花分生組織至關(guān)重要，而不是卷須。

參與擬南芥成花途徑的大部分基因都存在于葡萄中，并得到了克隆與驗(yàn)證。這說(shuō)明葡萄也具備與擬南芥相似的成花途徑。但葡萄中的大部分分子研究都集中在與擬南芥開花信號(hào)整合子、花分生組織特征基因和花器官特征基因同源的葡萄基因的鑒定上，對(duì)葡萄成花分子機(jī)理的研究還處于探索階段，不夠系統(tǒng)深入，在研究的深度和廣度上仍與擬南芥有很大差距，需要進(jìn)一步研究。擬南芥的成花是由營(yíng)養(yǎng)分生組織向生殖模式轉(zhuǎn)變的過(guò)程，而葡萄在同一個(gè)莖上同時(shí)具備營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的分生組織結(jié)構(gòu)，其成花誘導(dǎo)是更為復(fù)雜的遺傳調(diào)控過(guò)程。

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