Hortic Res 精选2022 | 华中农业大学证实成花信号FT蛋白在柑橘中长距离移动及其在嫁接幼穗中低积累

果树大多为多年生木本植物，从种子播种到首次开花结实要要经历漫长的童期阶段。童期短的如桃三李四，童期长的如银杏等出苗后要经过二十多年才开花。因而在多年生木本果树品种改良过程中，如何促进实生苗开花、缩短童期是一个具有重要现实意义的课题。FT蛋白是诱导植物开花的可移动成花素信号，在多种草本植物中被证实嫁接后可通过韧皮部转运至顶端分生组织并促进成花。

2022年3月，Horticulture Research 在线发表了华中农业大学胡春根教授课题组题为Mobility of FLOWERING LOCUS T protein as a systemic signal in trifoliate orange and its low accumulation in grafted juvenile scions 的研究论文。本研究以柑橘常用砧木-枳为材料，系统调查了拟南芥和柑橘的FT蛋白在柑橘中运输及其对开花的影响，结果表明拟南芥和柑橘的FT蛋白都可以在柑橘中进行嫁接运输，但是不能诱导接穗开花，该研究也对其不能诱导接穗开花的机制进行了研究。

该研究在柑橘常用砧木枳中超表达本物种FT（ToFT）和模式植物拟南芥的FT（AtFT），在获得转基因植株中，无论拟南芥还是柑橘的FT基因都可以促进转基因植株开花，一部分转基因植株极端早花即试管开花（图4）。大部分转基因植株移栽到温室后10个月内开花（图4），相较于未转基因的枳在8—10年开花，大大缩短了开花时间。有意思的是转基因植株开花可以突破季节限制，可以一年多次开花。为了进一步证实FT蛋白是否可以发生长距离运输，利用提早开花的转基因植株作为砧木，非转基因植株作为接穗进行嫁接，观察到FT蛋白可以通过嫁接口移动到非转基因的接穗中；同样，将转基因材料作接穗嫁接到非转基因的枳砧木上，接穗中的FT蛋白也可以通过嫁接口移动到砧木中（图5）。

进一步研究发现运输的机制是保守的，柑橘的FT蛋白可以在番茄中进行运输，模式植物拟南芥的FT蛋白也可以在柑橘中进行运输。柑橘和拟南芥的FT蛋白都可以在番茄中运输并促进非转基因的番茄接穗开花。然而在柑橘中，无论是柑橘还是拟南芥的FT蛋白虽然可以在柑橘中进行运输但是都不能促使非转基因接穗在短时间内提早开花。推测可能是移动的FT信号不够强，所以分析了不同嫁接组合中野生型接穗FT蛋白丰度，发现接穗的内源性FT蛋白丰度显著降低。虽然转基因砧木中的FT蛋白可以运输到接穗中，但总FT蛋白的丰度与野生型相比并没有显著提高，可能未达到枳开花的阈值导致不能提早开花（图8），这说明木本植物体内存在一种反馈机制调节FT的表达，使植物经过足够的营养生长不能开花。

该研究中FT转基因砧木为显著加快柑橘遗传研究和育种提供一个有利的研究材料，首次通过内外源FT蛋白信号探讨FT移动后的蛋白丰度变化，进一步丰富植物阶段转变和生殖发育调控理论，并为砧穗互作研究、采用嫁接方式加速育种以及利用转基因材料生产非转基因果实探索新路。

华中农业大学园艺林学学院胡春根教授和张金智教授为论文共同通讯作者，博士研究生吴燕美和山东省葡萄研究院马玉姣为论文共同第一作者，本研究得到了国家重点研究计划和国家自然科学基金的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac056

转自：“园艺研究”微信公众号

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