劉暢宇 陳勛 龍雨青 陳婭 劉湘丹，2 周日寶

（1. 湖南中醫(yī)藥大學藥學院，長沙 410208；2. 湖南省中藥飲片標準化及功能工程技術研究中心，長沙 410208）

花是植物六大器官之一，除作觀賞外，很多還具藥用價值和食用價值。其中，以花類藥材為例，《中藥大辭典》中，就有160多種花類植物可以入藥［1］，常用臨床花類中藥近50種。但因有些花類藥材如金銀花、山銀花、槐花、三七花等存在花期短、易凋謝或僅以花蕾或初開的花入藥等缺陷，易導致資源浪費。研究如何獲得長花期、高品質花卉植物對提高其觀賞價值、利用價值、調整產業(yè)結構，增加農民收入有重要意義。

大量研究表明，植物激素乙烯在植物開花和衰老過程中起關鍵作用。近年來，國內外圍繞乙烯在花發(fā)育和衰老過程中的動態(tài)變化及其調節(jié)效應進行研究，取得較大進展，其中很多關鍵基因被分離鑒定［2-4］。目前，在分子水平上，關于延長植物花期、調控花發(fā)育的研究主要集中于乙烯生物合成和乙烯信號轉導途徑兩大方面，可有選擇地阻斷乙烯生物合成和信號轉導某一環(huán)節(jié)來延遲花的衰老［5］。本文主要對近年來乙烯生物合成及信號轉導途徑中介導花衰老進程的相關基因克隆及調控相關研究進行綜述。

1 花衰老進程中乙烯相關功能

開花是植物重要生理過程。花衰老是研究植物衰老及其調控過程的理想系統(tǒng)［6-8］，表現為花瓣萎蔫或脫落、花色改變、花徑變小等特征，涉及一系列生理代謝過程，是基因表達、蛋白質合成及內外因素綜合調控的結果［9］。內源激素中，與花衰老相關的主要是乙烯（Ethylene）和脫落酸（ABA）［10-12］，因絕大多數雙子葉植物花瓣衰老對乙烯敏感［13］，且國內外圍繞乙烯在花發(fā)育和衰老過程中相關機制已取得較多研究，故目前關于延緩切花衰老和調控花發(fā)育的研究主要集中于乙烯方面。

乙烯為結構最簡單的小分子烯烴，以氣體形式存在于自然界，為調控植物生長發(fā)育、導致植物衰老的重要內源激素，存在于植物整個生命周期，在種子萌發(fā)、植物開花、器官衰老與脫落、果實成熟、性別分化以及對生物脅迫和非生物脅迫等生理過程中均起重要作用，被譽為“果蔬成熟激素”［3，14］。一般來說，植物體內乙烯含量很低，在未成熟組織中合成微少，僅在成熟衰老組織及受脅迫組織等特定階段或特定條件中大量產生。在高等植物中，乙烯生成主要分為2個系統(tǒng)［15］：系統(tǒng)Ⅰ乙烯具自抑制機制，調控植物正常生長、發(fā)育和應對脅迫反應等，僅少量乙烯生成；系統(tǒng)Ⅱ具自催化機制，用于躍變期乙烯大量生產，促花凋亡和果實成熟?；ㄋダ线^程與乙烯息息相關，乙烯在花中合成及轉導途徑與果實相同（圖1）［16］。因此，研究乙烯生物合成途徑和調節(jié)機理，對調控內源乙烯、認識植物成熟過程，調節(jié)花發(fā)育與衰老有重大意義。

圖1 高等植物乙烯合成和感應相互作用圖解［16］

2 乙烯生物合成途徑及其花衰老相關基因研究

2.1 乙烯生物合成途徑

1964年，Lieberman等［17-18］首次提出并證實乙烯生物合成途徑中真正前體為蛋氨酸（即甲硫氨酸）；其后，Adams等［19］發(fā)現1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC）為乙烯生物合成直接前體。目前，根據前人研究成果［11，20-22］，乙烯生物合成線性模型可歸納為：蛋氨酸/甲硫氨酸（Methionine，Met）→S-腺苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）→ACC→乙烯（圖2）。此途徑中，主要包括3個酶反應：（1）S-腺苷甲硫氨酸合成酶（S-adenosy-L-methionine synthetase，SAMS）催化ATP的腺苷基團與Met生成SAM；（2）1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase，ACS）催化SAM裂解為甲硫腺苷（5'-methylthioadenosine，MTA）和ACC；（3）1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase，ACO）催化前體ACC最終合成乙烯。其中，ACC為重要的中間產物，ACC合酶（ACS）和ACC氧化酶（ACO）為關鍵酶［4，23］。

圖2 植物乙烯合成通路示意圖

2.2 乙烯生物合成途徑中介導花衰老相關基因的研究

2.2.1 SAMS及其調控花衰老的研究 SAMS為重要代謝酶類，為多基因家族基因編碼蛋白，在植物中，

參與多種生理作用，在進化上具高保守性［20］。研究發(fā)現，SAMS作為乙烯生物合成途徑中第1個酶，

其催化產物SAM為植物體內乙烯前體，其含量在一定程度上影響ACC合成；但一般認為SAMS在乙烯合成中不是限速酶。除乙烯合成，SAMS還充當細胞甲基化供體，參與多胺、甜菜堿、麥根酸等多種生物合成過程，并與植物響應逆境脅迫相關［24-26］。

在基因水平上，SAMS主要在動物和微生物上開展研究，在植物中研究相對較遲，且花中相關報道極少。目前，除擬南芥［27-28］、水稻［29］等模式植物，已從香石竹［30］、玉簪花［20］、石蒜［31］、茶［32］、高山離子芥［33］等植物中克隆到SAMS基因。經研究，Kim等［26］從白菜中分離出SAMS基因，構建SAMS過表達和RNAi載體轉基因煙草，結果發(fā)現，RNAi植株中ACS表達下降，過表達植株中ACS表達水平小幅上升，表明SAMS在轉錄水平上一定程度地調控乙烯合成。催花研究中，劉建新等［14］從擎天鳳梨開花植株單克隆獲得擎天鳳梨SAMS基因，探究SAMS基因在開花期表達模式和乙烯釋放量的關系，發(fā)現所得SAMs1在不同組織中表達模式與乙烯釋放量明顯一致，推測其在乙烯生物合成、苞片呈色以及催花研究中發(fā)揮重要作用。此外，大麗花花瓣中DpSAMS表達量隨大麗花花瓣的開放與衰老，呈逐漸上升趨勢，且對外源乙烯敏感，推測DpSAMS為大麗花衰老相關［9］。綜上所述，SAMS與乙烯生物合成一定程度上相關，可能影響花發(fā)育衰老進程。

在乙烯合成過程中，雖一般不認為SAMS是限速酶，但SAMS在一定程度上也能影響乙烯生物合成途徑，繼而影響植物生長發(fā)育，深入研究SAMS基因對調控花發(fā)育衰老有一定意義。

2.2.2 ACS及其調控花衰老的研究 ACS為多基因家族，其家族成員間蛋白和序列存在一定保守性和差異性，保守性主要表現于N端，差異性主要表現于C端，某些同源基因因差異較大致其生化特性和功能不同［34-35］；ACS是乙烯生物合成的重要限速酶，其酶活性是ACC和乙烯調控植物生長發(fā)育的基礎，直接關系到植物體內乙烯含量［35］，可通過在轉錄及翻譯水平上調控ACS，從而影響乙烯含量延緩植株衰老。但一般情況下，ACS轉錄水平很低，其蛋白極不穩(wěn)定，導致胞質中ACS蛋白濃度低，且ACS半衰期短、易水解，故該酶特性研究進展較緩［36-37］。

目前，已從不同植物中分離得到ACS基因，并驗證其與植物發(fā)育衰老密切相關。果實成熟研究中，研究者已對番茄［38-40］、西葫蘆［41］等植物的ACS基因進行克隆，并利用基因工程手段在植株中導入ACS反義RNA或RNAi基因，從而使果實過熟遲滯，或通過提高果實中ACS基因表達量而促進植株生長發(fā)育，以上研究證明ACS參與調控乙烯生成，作為乙烯生物合成關鍵酶調控植株發(fā)育和衰老。在花衰老研究中，Ma等［42］從月季花瓣中克隆得到3個ACS基因（RhACS1-RhACS3），發(fā)現ACS基因成員間表達存在時間上的接替過程，其中RhACS1和RhACS2主要在花朵衰老時表達，RhACS3在花朵開放期間表達，進入衰老后減弱，表明RhACS1、RhACS2表達與衰老相伴，RhACS3與開放相關；對“云香”水仙中NtACS1進行表達分析，發(fā)現NtACS1在花瓣及副冠中表達隨花衰老均呈逐漸下降趨勢，且表達峰值都在花苞期，推測NtACS1可能在乙烯生物合成途徑系統(tǒng)1發(fā)揮作用，與“云香”水仙花發(fā)育初期乙烯生物合成有關［43-44］；研究者通過比較文心蘭中OnACS2的表達與乙烯釋放速率的關系發(fā)現，文心蘭花朵各部位的乙烯釋放速率和OnACS2表達量都呈先上升再下降趨勢，且乙烯釋放速率上升出現在OnACS2表達上升時或之后，推測OnACS2的表達積累影響了花中乙稀釋放［45］。因此，以上研究均表明：ACS基因編碼的蛋白可能在乙烯生物合成途徑中發(fā)揮重要的催化作用，ACS基因的表達積累可能促使花中乙烯釋放，從而促使花開放或加速花衰老。

此外，ACS基因家族的表達不僅受到轉錄水平調節(jié)，其翻譯水平的調節(jié)，尤其是ACS蛋白的磷酸化修飾和泛素化降解，對于植物乙烯生物合成也是至關重要的［46-47］。研究者可通過去磷酸化和ACS泛素化蛋白酶體降解等手段，降低ACS穩(wěn)定性和活性，繼而抑制植物體內乙烯合成，近年來已陸續(xù)開展在轉錄后水平調控ACS影響乙烯合成的相關研究［47-51］。但目前通過在翻譯水平上調控ACS來影響植株乙烯合成的研究主要在模式植物擬南芥等幼苗、根等部位進行，對于植物花器官等研究尚少。

因此，可通過在轉錄水平和翻譯水平上修飾和控制ACS基因，影響植物體內乙烯生成，繼而調控植物發(fā)育衰老進程。目前，在轉錄水平調控ACS來延長花期已在不同植物上得到應用，如利用基因工程調控 ACS 基因來延長蝴蝶蘭［52-53］、洋桔梗［54］、菠蘿花［55］等花卉壽命。研究者可進一步將通過在翻譯水平上負調控ACS從而減少乙烯合成的研究推廣至花類植物。

2.2.3 ACO及其調控花衰老研究 ACO為多基因家族，表達具時空特異性，因其需抗壞血酸和氧氣為共底物，且需Fe2+和CO2為輔因子，故稱其ACC氧化酶［56］。在乙烯生物合成中，最初認為僅ACS酶活性為控制合成的關鍵步驟，ACO僅作輔助。但研究表明，ACO活性也是控制乙烯合成的重要因素。ACO直接氧化ACC成乙烯，為乙烯生物合成最終反應，但目前來說，對離體條件下ACO的研究進展仍較為緩慢［57］。

近年來，已先后從月季［42］、芍藥［58］、香石竹［59］、文心蘭［60］等花卉植物中分離得到ACO基因全長或片段，并驗證其與植物生長發(fā)育密切相關，調控植株衰老進程。據研究，番茄基因組中已克隆得到6個ACO 基因（LeACO1-LeACO6）［61-62］，番茄中ACO各成員在果實發(fā)育與衰老中表達模式具顯著差異，除LeACO2在果實中沒有明顯的轉錄產物積累，其他ACO家族基因均在果實整個發(fā)育階段乙烯生物合成途徑中發(fā)揮一定作用，其中對LeACO1-LeACO3研究較多，ACO1、ACO3轉錄本在花、葉片及果實衰老過程中有所積累，ACO1在果實成熟衰老起主要作用，在花發(fā)育過程中，ACO1-ACO3轉錄水平均受到花期調控［63-64］。除果實，在花卉中也有類似報道，玉簪花HpACO隨花期變化表達逐漸增強，在盛花期達到最高，在衰花期有所下降，表明HpACO可能參與調控玉簪開花和衰老進程［20］。對文心蘭進行研究，結果顯示，文心蘭花中各部位OnACO2表達水平與乙烯釋放速率均隨花衰老對應急劇升高，且OnACO2表達量上升在乙烯釋放上升之前，推測OnACO2可能為文心蘭花衰老相關功能基因，其表達量升高可能為乙烯產生的前提條件［60］。孫申申等［44，65-66］以“云香”水仙花瓣為材料，分離得到NtACO1和NtACOY2，2個基因在花瓣和副冠中的表達量隨花發(fā)育和衰老均呈整體上升趨勢，分別構建NtACO1和NtACOY2過表達轉基因煙草，與野生型相比，2種轉基因煙草營養(yǎng)生長期縮短，開花提前，花期縮短，表明NtACO1及NtACOY2均為乙烯生物合成的可能功能基因，參與調控“云香”水仙的花發(fā)育與衰老進程。以上研究均證明ACO基因可參與調控乙烯生物合成，繼而影響植物花期。

開展ACO基因相關研究將有助于為調控乙烯生物合成從而獲得花期延長的優(yōu)良育種提供研究參考。目前，通過調控ACO基因實現抗衰老轉基因植物育種已有一定研究基礎，調控ACO基因以獲得花期延長的石斛蘭［67］、石竹［68］、康乃馨［69］等轉基因花卉培育已有報道。

3 乙烯信號轉導途徑及其花衰老相關基因的研究

3.1 乙烯信號轉導途徑

乙烯生物合成為乙烯作用的上游部分，乙烯信號轉導則為下游，其研究起步較晚，進展較快，乙烯的生物學效應被認為是通過乙烯信號轉導途徑得以實現的［70-71］。目前，乙烯信號轉導在模式植物擬南芥中已建立相關線性模型，即乙烯→乙烯受體ETR家族→CTR家族→EIN2→EIN3/EIL→ERF→乙烯反應相關基因表達（圖3）。

圖3 乙烯信號轉導途徑

研究發(fā)現，乙烯信號轉導途徑中，上游的乙 烯 受 體（Ethylene receptor，ETR） 與 CTR1（Constitutive triple response 1）為負調控元件，而下游 EIN2（Ethylene insensitive 2）、EIN3/EIL（Ethylene insensitive 3/ EIN3-like）和乙烯響應因子（Ethylene response factor，ERF）中ERF1則為乙烯信號轉導的正調控器［5］。

3.1.1 ETR ERSs等編碼的ETR在內質網膜上感知乙烯信號，是乙烯信號轉導途徑的第一級元件，起負調控作用。在模式植物擬南芥中，共發(fā)現5個ETR蛋白，由一個多基因家族編碼，可分為ETR1亞族（ETR1、ERS1）和ETR2亞族（ETR2、ERS2和EIN4），其中ETR1對乙烯信號轉導影響最大。乙烯敏感性與乙烯受體有關，主要表現在：當受體增多，乙烯敏感性降低，與受體的負調控模式一致；其次，乙烯受體家族具非冗余性，每個受體在乙烯信號中除具普遍作用還具自身獨特的功能［72-73］。且研究表明，ETR基因任意一個發(fā)生功能獲得性突變均影響受體與乙烯的結合能力，而導致乙烯不敏感表型，進一步證實乙烯受體對乙烯反應起負調控作用［74-76］。此外，研究者發(fā)現，乙烯受體基因在調控信號轉導時，還特別受銅離子和RTE1（Reversion to ethylene sensitivity 1）蛋白的影響。乙烯與受體結合需要亞銅離子（Cu+）作為輔助，銅轉運體RAN1（Responsive to antagonist 1）蛋白被發(fā)現負責轉運銅離子并維持其濃度梯度，對維持乙烯受體正常構象、活性及生物發(fā)生發(fā)揮重要作用［77］；而RTE1蛋白被認為是ETR1受體功能的正調節(jié)因子，其專一性地與ETR1發(fā)生互作，通過ETR1的氨基端（殘基1-349）抑制乙烯信號傳遞［78-79］。

3.1.2 CTR1CTR1為乙烯信號轉導途徑中鑒定出的第一個基因，N端可與內質網上的乙烯受體相結合，C端具類似哺乳動物Raf的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的結構［80-81］，體外磷酸化試驗表明其具絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性，活性特征與Raf1一定程度類似，是乙烯信號轉導中心組分［5，81］?？膳c乙烯受體協(xié)同影響植物乙烯敏感性，當缺乏乙烯時，乙烯受體處于激活狀態(tài)與CTR1結合，活性狀態(tài)下的CTR1能使EIN2磷酸化，磷酸化的EIN2蛋白停留在內質網上，致乙烯信號傳遞中斷，協(xié)同抑制下游乙烯信號；反之，當乙烯濃度高時，受體結合乙烯，失去活性，CTR1不能被激活，EIN2不磷酸化，其羧基端片段轉移入核，激活下游的乙烯信號轉導途徑，促乙烯信號向下傳遞［81-84］。除EIN2途徑，還有研究認為CTR1可繞過EIN2而通過MAPK激酶級聯反應直接影響EIN3，進而調控乙烯信號轉導途徑［71，85］。此外，CTR基因的表達可能不完全受內源乙烯的調控，還受其他未知因子調控。

3.1.3 EIN2 EIN2為乙烯應答途徑中關鍵正調控因子，與下游的EIN3/EILs協(xié)同正調控乙烯反應，半衰期短，為定位于內質網膜的跨膜蛋白［81，86-87］。研究表明，EIN2可能充當雙功能信號轉導器，N端負責接受上游乙烯信號，并參與乙烯的暗形態(tài)反應；C端（EIN2-CEND）則負責激活下游乙烯將信號向下轉導［80，87-88］，且 EIN2-CEND 可被 F-box蛋白EIN2 Targting Protein 1/2（ETP1/2）識別，并經由蛋白酶體依賴的泛素化降解途徑降解［81，86］。迄今為止，關于EIN2的生化功能及調控乙烯信號轉導的分子機制仍不十分清楚，但已知EIN2是目前唯一的單基因功能缺失突變導致擬南芥乙烯完全不敏感的基因［88-89］，表明EIN2在乙烯信號轉導通路中占據核心地位；且近年來關于解析EIN2的生化功能方面已有突破性進展，Li等［90］揭示EIN2是介導下游組分EBF1/2（EIN3-binding F-box protein 1/2）mRNA 3'UTR翻譯抑制的必要組分，其通過介導EBF1/2，從而調控乙烯信號轉導的分子機制，并解析了一種涉及EIN2、EIN5及EBF1/2非編碼區(qū)共同組成的乙烯信號轉導新機制。除乙烯信號通路，其他信號途徑中也篩選到EIN2突變體，表明EIN2可能在其他信號途徑中也起作用，或為多種信號途徑交叉點。

3.1.4 EIN3及EILsEIN3及5個EILs（EIL1-EIL5）為正調控因子，由植物特異的轉錄因子基因家族編碼［70］。其中EIL1與EIN3相似度最高，有研究發(fā)現，植株中EIN3或EIL1過表達則表現出組成型乙烯表型，EIN3或EIL1單基因功能缺失，突變體表現乙烯部分不敏感，EIN3/EIL1雙突變體表現出完全乙烯不敏感，因此，EIN3/EIL1在乙烯信號通路中發(fā)揮重要作用，EIN3家族成員間存在功能冗余，其他EILs成員（EIL2-EIL5）可能在特定組織或發(fā)育階段對乙烯反應作用較小［75，91-92］。EIN3/EILs可與 ERF等啟動子區(qū)內含EIN3結合位點（EIN3-binding site，EBS），也稱初級乙烯應答元件（Primary ethylene response element，PERE）上的特定DNA序列結合，繼而誘導ERF表達，進行乙烯信號傳導［93］。除受EIN2調控，EIN3/EIL1蛋白的積累和穩(wěn)定性還受到其上游的F-box蛋白EBF1/EBF2泛素化降解，EBF1/EBF2通過介導EIN3等轉錄因子而間接對乙烯信號進行負調控［94］。此外，EIN3/EIL1也是與其他信號通路進行交叉對話的重要節(jié)點［89］。

3.1.5 ERF 乙烯反應元件結合蛋白（Ethylene-responsive element binding protein，ERF 也 稱 EREBP），為乙烯信號轉導途徑中最下游元件，屬AP2/ERF轉錄因子超家族，具1個AP2/ERF結構域［95］，為植物特有轉錄因子，在植物體內分布廣泛，基因家族龐大，研究表明，每種植物有100種以上ERF轉錄因子，于植物生長發(fā)育、激素信號轉導及各種脅迫過程中起重要作用［95-98］。根據與不同順式作用元件的結合，ERF家族可分為2個主要亞家族：即ERF和CBF/DREB亞家族。ERF亞家族可結合GCC-box（序列AGCCGCC）調控植物抗病相關基因及其他信號途徑的基因表達；CBF/DREB亞家族可結合脫水響應元件DRE盒（TACCGACAT）或CRT元件（A/GCCGAC）調控植物對非生物脅迫的響應性等［70，80，95-96］。近年來，關于 ERF 在調控植物發(fā)育代謝及激素信號轉導等方面相關研究已廣泛開展，但ERF類轉錄因子家族成員眾多，功能存在冗余，組學分析難以明確單個家族成員的具體功能［99］。盡管越來越多的研究表明，ERF蛋白在植物成熟過程中起重要作用，但ERF蛋白在植物成熟研究中相關乙烯生物合成的轉錄調控機制仍不完全清楚，信息尚少［100］，且其真正參與乙烯信號調控的可能較少。目前，已知ERF1為EIN3/EILs的直接作用目標，其超表達突變體表現部分組成性乙烯反應，為正轉錄調控因子［93，101］。

3.2 乙烯信號轉導途徑中介導花衰老相關基因的研究

近年來，已廣泛開展乙烯信號轉導相關基因介導花發(fā)育與衰老進程的相關研究，研究證明，乙烯信號轉導基因可影響花卉植物發(fā)育衰老進程，以下列舉部分研究成果。研究發(fā)現，不同植物乙烯受體ETR基因家族成員在花發(fā)育與衰老過程中表達情況有所不同：臘梅乙烯受體基因CpETR-1-CpETR-3轉錄水平與臘梅花開放衰老進程關聯緊密，經qRTPCR，發(fā)現CpETR-1與CpETR-2表達量隨臘梅花期變迭有一致變化規(guī)律，CpETR-3的表達在花開放前期變化不明顯，但三者在衰老期增幅均達顯著水平，且三者表達均受乙烯作用抑制劑1-MCP和外源乙烯影響，表明乙烯受體基因參與調控蠟梅花朵開放衰老進程［102］；田曉巖等［103］克隆了文心蘭乙烯受體基因OnERS1，結合切花衰老進程乙烯釋放量和OnERS1時空特異性表達，推測OnERS1為花衰老功能基因，并負調控乙烯反應。Chen等［104］克隆了文心蘭OgEIL1和OgEIL2，并進行表達分析，結果表明，OgEIL1和OgEIL2的表達均與乙烯相關，兩者均參與調控文心蘭花的衰老，OgEIL1的功能與擬南芥EIN3相同，并推測OgEIL1對外源乙烯更敏感，而OgEIL2對內源乙烯敏感。ERF類轉錄因子在調控乙烯響應前景也越來越受到關注，在觀賞植物方面，Liu等［105］對矮牽牛中13個ERF基因進行分析，發(fā)現其第Ⅶ組ERF基因與花瓣和雌蕊乙烯產量增加有很強關聯，可能與矮牽?；ㄋダ舷嚓P。吳凡等從“洛陽紅”牡丹切花中分離3個ERF基因（PsERF1-PsERF3），并分別檢測其乙烯敏感型“洛陽紅”和乙烯不敏感型“雪映桃花”牡丹中不同花發(fā)育時期中表達情況，其中PsERF1在兩品種花瓣中表達量顯著高于其他花器官，其表達量在“洛陽紅”切花發(fā)育過程中逐漸增加，而在“雪映桃花”切花中逐漸降低，推測其為牡丹切花乙烯信號轉導途徑關鍵基因，而PsERF2和PsERF3則可能同時參與多種信號途徑，其中，PsERF2可能參與乙烯與ABA信號途徑的互作［99］。此外，乙烯參與調控植物性別分化，當內源乙烯積累一定量便可持續(xù)調控雄花向雌花轉化，印度南瓜性別分化過程中，EIN3-like在乙烯生成過程中起關鍵正調控作用，促乙烯產生，而CpETR1、CTR-like、CpCTR1和CpCTR2在雄花中負調控乙烯信號傳導［106］。

通過研究發(fā)現，很多花對乙烯敏感，而不同植物乙烯信號轉導組分在花發(fā)育及衰老過程中具不同轉錄調節(jié)特性，可根據乙烯信號轉導標準模式，通過調節(jié)乙烯信號轉導基因表達得到多條途徑延緩花衰老，并調控花對乙烯的敏感性。

4 乙烯生物合成及信號轉導途徑中其他相關酶的研究

乙烯反應是一個復雜的植物生理學過程，與很多其他通路相互影響耦連，除乙烯標準路徑中關鍵酶，還有其他酶可通過影響乙烯上下游反應從

而調控乙烯。有研究者發(fā)現：擬南芥中CIPKL可參與乙烯生物合成，AtCIPKL蛋白對ACC和乙烯利敏感性反應具差異，AtCIPKL過表達植株乙烯含量明顯降低，推測AtCIPKL作為負調控參與乙烯生物合成中ACC轉化為乙烯過程，通過影響AtACO2活性從而改變乙烯的含量［107］；某些花發(fā)育相關基因也與植株的衰老有關，如Chen等［108-110］認為FOREVER YOUNG FLOWER（FYF）可能抑制花器官衰老與脫落：其通過參與乙烯反應，有效抑制乙烯反應下游基因的表達，且研究表明，轉FYF的植株對乙烯不敏感，花衰老顯著延遲，通過研究擬南芥中FYF與乙烯響應DNA結合因子（Ethylene response DNA-binding factors，EDFs）的關系，發(fā)現EDF1/EDF2/EDF3/EDF4異位表達將激活衰老相關基因并促進花衰老/脫落，而FYF通過激活一個ERF基因（FUF1），負調控乙烯響應中下游基因EDF1/EDF2/EDF3/EDF4，從而調節(jié)花衰老/脫落；bHLH轉錄因子也可能影響乙烯反應，Jing等［111］研究表明，bHLH轉錄因子基因PhFBH4在矮牽?；ㄋダ掀溟g顯著上調，通過調控乙烯生物合成途徑而影響植物生長發(fā)育，沉默或過表達矮牽牛中PhFBH4可降低或增加ACS1和ACO1的轉錄本豐度，從而影響乙烯產量，其中ACS1是PhFBH4蛋白的直接靶點。此外，還有ARGOS［112］、PIF3［113-114］、PIF5［115］等基因也可通過影響乙烯途徑相關酶從而作用于乙烯反應。

5 小結與展望

近年來，國內外對于乙烯生物合成及信號轉導通路的認識已取得長足進步，但對于信號通路的精細調節(jié)機制以及整個乙烯反應與植物其他信號途徑之間的交叉反應還需更為深入的研究。此外，圍繞乙烯在開花和衰老相關研究雖已有一定基礎，但利用基因工程手段從根本上調控乙烯生成，獲得花期延長的轉基因植物還未大規(guī)模研究。目前，大多數仍處于乙烯反應相關基因克隆階段。成功案例主要是某些應用廣的觀賞花卉，對于可藥用及食用花類等研究尚少。

調控植物乙烯合成和傳導進程對調控花開放和衰老進程的快慢具有十分重要的研究意義，且利用基因轉導技術延長花期是花類育種的有效手段。目前，在分子水平上，通過調控乙烯反應從而獲得長花期植物主要有以下途徑：（1）采用分子生物學方法沉默或抑制乙烯生物合成有關酶基因的表達，減少合成乙烯的前體，降低花瓣對乙烯的敏感性，如導入SAM水解酶、導入反義或正義的ACS或ACO、導入ACC脫氨酶基因等。（2）通過基因工程阻斷乙烯信號轉導途徑，沉默或抑制信號轉導相關功能基因或導入其突變基因等，從而改變植物組織對乙烯的響應。

除一些觀賞切花，許多藥用及食用花類如金銀花、山銀花、三七花、黃花菜、槐花等也存在花期短，易凋謝，花蕾入用等缺陷。將調控乙烯反應從而延緩花衰老的研究應用于其他經濟價值高、應用廣的藥用及食用花類等很有前景。對已報道的短花期藥材或作物，研究者們亦可利用生物手段，對目的植株乙烯生物合成及信號轉導途徑相關基因進行克隆和遺傳操作，從基因水平上延緩衰老，獲得長花期、高品質的優(yōu)良轉基因育種，從而提高其經濟價值和利用價值，對增加農民收入和調整產業(yè)結構有重大意義。