福建农林大学及福建省农业科学院团队:龙眼成花关键因子DlAP1功能解析——拓展开花调控网络的新可能 | MDPI Plants

2026-05-18 11:24:35

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龙眼 (Dimocarpus longan Lour.) 是我国南方重要的热带亚热带果树，其经济价值在很大程度上受开花时间调控，从而影响果实成熟期与产量。在农业生产中，氯酸钾 (KClO₃) 处理可有效诱导龙眼反季节开花，显著延长果实供应期。已有研究表明，龙眼中存在两个成花素基因 DlFT1 和 DlFT2，它们在成花诱导过程中表现出不同的表达模式，并在功能上呈现拮抗作用。在模式植物拟南芥中，成花素 FT 与转录因子 FD、AP1 协同调控花分生组织发育的经典模型已被广泛认可。然而，在龙眼中，FT 同源蛋白如何与下游成花因子协同作用的分子机制仍有待进一步阐明。

福建农林大学海峡联合研究院本科生唐玉儒与硕士生许亚婷为论文共同第一作者，基因组中心明瑞光教授、博士后赵国春及福建省农业科学研究院果树研究所胡文舜副研究员为共同通讯作者。该研究在 Plants 期刊发表，系统解析了龙眼成花关键因子 DlAP1 的功能，并揭示了其与开花促进因子 DlFT1之间可能存在的新型调控关系，为理解多年生木本植物开花调控网络提供了新视角。

研究内容与发现

1. 龙眼成花关键基因 DlAP1 的克隆与表达特征

研究团队成功克隆了龙眼成花关键基因 DlAP1 和 DlFD，前者编码 MADS-box 转录因子，后者编码 bZIP 转录因子。序列与系统发育分析显示，DlAP1 与无患子科植物 AP1 同源蛋白高度保守，含有典型的 MADS-box 结构域、K-box 结构域以及 AP1 特征性的 C 端“CFAA”基序，属于典型的 euAP1 亚家族成员 (图1)。RT-qPCR 分析表明，在自然开花和 KClO₃诱导开花过程中，DlAP1 在花芽中呈持续上调趋势，尤其在 KClO₃ 处理下，DlAP1 的表达与开花促进因子 DlFT1 同步升高 (图2)。

图1. DlAP1和DlFD与其他同源蛋白的序列比较及系统发育树构建。

图2. 自然开花 (左) 与KClO₃诱导下 (右) DlAP1与DlFT1在芽中的表达趋势图。

2. DlAP1 过表达显著促进开花并影响花器官与叶形态

DlAP1 过表达拟南芥株系在长日照条件下开花时间显著提前约3–6天，莲座叶数量明显减少，分枝数增加。其中，DlAP1-OE#1 株系表型最为显著，表现为矮化、花期缩短、花序转变为单生花等，且约 45% 的植株花瓣数量增加至5–7枚，约41.5%的植株出现双雌蕊 (图3)。值得注意的是，此前有研究对龙眼品种‘E-Daw’的 AP1 同源基因进行过表达分析，未观察到明显的促花表型。而本研究选用的龙眼品种'石硖'，其 DlAP1 蛋白序列与‘E-Daw’品种的 DlAP1 蛋白序列存在10–13个氨基酸差异，尤其在 MADS-box、K-box 及 C 端“CFAA”基序等关键区域存在变异。这些序列差异可能是导致功能表型显著不同的重要原因，凸显了龙眼品种间成花调控因子的功能分化。