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几种激素调控植物成花通路

来源：花匠小妙招时间：2024-09-28 13:37

花作为被子植物的核心生殖结构和主要特征，其衰老和脱落受到多种因素的调控，比如环境、授粉和激素等。主要作用机理是通过直接或间接影响乙烯作用来实现，如授粉是通过上调ACC合酶和ACC氧化酶基因，从而诱导植物激素乙烯的产生，促进花朵衰老；CTK可以降低乙烯的产生，延缓花朵衰老；ABA通过增加乙烯的产生，促进花朵衰老；GA通过影响乙烯和ABA的产生来延缓花的衰老等等[1]。了解各激素如何调节植物开花过程，从而通过研究做出改变，延长或缩短植物花期对于经济发展也会有促进作用。

在植物花器官中，其开花位点FT、CONSTANS1过表达抑制基因（SOC1）、叶状基因（LFY）是花的整合子，是植物成花过程中的关键基因，各种激素也都是通过直接或间接作用于这三种基因来调控植物开花。

赤霉素（GA）调控植物成花通路（以拟南芥为例）

赤霉素是一种常见且存在广泛的植物激素，属于二萜类化合物。其信号转导DELLA作为负调控因子、TPR作为辅抑制因子，这两种转录因子分别作为GAF1（属于IDD家族，具有锌指基序）的协激活子和协抑制子与其相互作用。GA能够将GAF1复合物从转录激活因子转化为抑制因子。在依赖GAF1的GA开花模型中，GA诱导DELLA降解，通过抑制GAF1靶基因ELF3、SVP、TEM1和TEM2，促进SOC1、LFY表达水平诱导植物开花。

GA调节通路（引用参考文献[2]）

乙烯（Ethylene）调控植物成花通路（以玫瑰为例）

乙烯又称催熟激素，是植物的正常代谢产物，不仅与果实成熟有关，还能影响植物终止休眠和开花等。以玫瑰为模型，已经确定了一个负责乙烯诱导花瓣运动和花开放的基因网络。其中RhPMP1（花瓣运动相关蛋白1）为乙烯不敏感蛋白的直接靶基因，它是一种开花位点基因，在乙烯信号通路的下游发挥作用。乙烯通过上调RhPMP1模块的表达，并诱导RhAPC3b基因（编码后期促进复合物的核心亚基）的表达，特异性激活了花瓣基底正面薄壁细胞（ADSP）的核内复制，然后ADSP处的细胞扩张增强，花瓣基部生长呈现不对称，从而导致典型的花瓣开花。如果敲除了RhAPC3b或RhPMP1，则会减弱细胞在ADSP上的扩张，并减弱花瓣基的不对称生长，导致花朵变小。

（引用参考文献[3]）

其他植物激素调控植物成花通路

植物中还有很多激素通过相互作用，直接或间接地影响植物的开花。如，茉莉酸为（JA）酯类植物激素，在拟南芥中发现的HDA6是JA参与成花调控的关键基因，HDA6能够参与FLC的去酰化过程，从而抑制其表达；脱落酸（ABA）为半萜类植物激素，可能通过调控CO的转录或者增强CO蛋白的功能，来调节植物开花；生长素吲哚乙酸（IAA）的响应因子ARF5被认为与开花密切相关，同时IAA和ARF5也可以通过促进GA表达、抑制DELLA表达的形式来影响植物成花；细胞分裂素（CTK）通过下调miRNA表达，从而促进AP2表达，以此来增加花瓣数量;水杨酸（SA）的调控成花位点可能在CO下游和SOC1的下游等等，不过这些研究目前还尚不成熟[4]。

激素在植物成花中的互作机制（引用参考文献[4]）

随着社会的不断进步，科学技术不断更新完善，人们有条件更深入地进行研究，因此未来各激素调控植物开花的通路也会更加清晰。而植物的开花是其从营养生长到生殖生长中不可逆转的步骤，决定了植物繁殖的成功与否。因此研究激素调控成花机理意义重大，同时这项研究也会对农业、生态、经济等方面的发展具有促进作用。

参考文献

[1] Chi ZH, Wang YQ, Deng QX, et al.2020. Endogenous phytohormones and the expression of flowering genessynergistically induce flowering in loquat. Journal of IntegrativeAgriculture. 19(9): 2247–2256. DOI:10.1016/S2095-3119(20)63246-4.

[2] Fukazawa Jutarou, Ohashi Yuki,Takahashi Ryuhei, et al. 2021. DELLA degradation by gibberellin promotesflowering via GAF1-TPR-dependent repression of floral repressors inArabidopsis. The Plant Cell. DOI: 10.1093/plcell/koab102.

[3] Cheng Chenxia, Yu Qin, Wang Yaru, etal. 2021. Ethylene-regulated asymmetric growth of the petal base promotesflower opening in rose (Rosa hybrida). The Plant Cell. 0: 1–23. DOI: 10.1093/plcell/koab031.

[4] Zou Liping, Pan Cheng, Wang Meng Xin, et al. 2020.Progress on the mechanism of hormones regulating plant flower formation. Hereditas(Beijing). 42(8): 739―751. DOI: 10.16288/j.yczz.20-014.