全 文 ：园艺学报，2015，42 (8)：1559–1568.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0176；http：//www. ahs. ac. cn 1559
收稿日期：2015–06–23；修回日期：2015–08–04
基金项目：‘十二五’国家科技支撑计划项目（2013BAD14B02）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：tanatana@sina.com）
仁用杏花芽 3 个发育时期数字基因表达谱分析
宋 猜 1，乌云塔娜 2,*，李 慧 1，许靖诗 3，刘汝卿 4
（1 中南林业科技大学经济林培育与保护教育部重点实验室，长沙 410004；2 中国林业科学研究院经济林研究开发中
心，郑州 450003；3 北海市林业技术推广站，广西北海 536000；4 怀化市林业调查设计院，湖南怀化 418000）
摘 要：以仁用杏‘优一’为试材，运用转录组、数字基因表达谱技术，研究了仁用杏花芽萌动期
前后相关基因的表达规律。结果发现，仁用杏花芽在花芽萌动期前后进行着各种旺盛的生物合成和代谢
活动，且 4 个开花调控途径（光周期途径、春化途径、自主途径、GA 调控途径）均已启动，光周期途径
在花芽萌动时发挥重要作用，涉及到了 74 条基因，其中有 38 条差异基因上调表达，29 条下调表达；GA
途径在花芽萌动期对花芽的生长发育调控表现为抑制作用，涉及到了 60 条基因，其中有 13 条差异基因
上调，9 条差异基因下调；其他两条途径于花芽萌动前作用，其中春化途径涉及到了 23 个基因，其中有
4 条差异基因上调，15 条差异基因下调；自主途径涉及到了 24 条基因，其中有 3 条差异基因上调，11 条
差异基因下调。本研究通过数字基因表达谱分析，初步了解仁用杏花芽萌动前后的网络途径，为后期对
仁用杏花芽相关开花基因的研究、探明仁用杏早花的分子机理及通过分子育种方法培育仁用杏晚花品种
提供坚实的理论依据。
关键词：仁用杏；花芽；转录组；数字基因表达谱；成花调控途径
中图分类号：S 662.9 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2015）08-1559-10

The Analysis of Digital Gene Expression About Kernel Apricot Flower
Buds at Three Development Stages
SONG Cai1，WUYUN Tana2,*，LI Hui1，XU Jing-shi3，and LIU Ru-qing4
（1Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees，Ministry of Education，Central South
University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China；2The Eucommia Engineering Research Center of State
Forestry Administration，Zhengzhou 450003，China；3Forestry Technology Popularization Station of Beihai City，Beihai，
Guangxi 536000，China；4Forestry Survey and Design Institute of Huaihua City，Huaihua，Hunan 418000，China）
Abstract：Experiment studied the pattern of related gene expression information around the sprouting
period with flower buds of kernel apricot（Armeniaca vulgaris Lam.）‘Youyi’，applied the transcriptome
and digital gene expression profiling technology. The results found that there were many kinds of
exuberant biosynthesis and metabolic activity of kernel apricot flower buds around the sprouting period，
and four flowering regulation pathways（photoperiod pathway，verbalization pathway，autonomous
pathway and GA-dependent pathway）had already been started，and meantime，photoperiod pathway
played a significant role，this process involves 74 genes of which 38 up-regulated expression and 29
down-regulated expression；GA-dependent pathway indicating a inhibiting effect in the sprouting period

Song Cai，Wuyun Tana，Li Hui，Xu Jing-shi，Liu Ru-qing.
The analysis of digital gene expression about kernel apricot flower buds at three development stages.
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for controlling the development of flower buds，this process involves 38 genes of which 13 up-regulated
expression and 9 down-regulated expression. Verbalization pathway and autonomous pathway were
effected before the sprouting period. Verbalization pathway has 4 up-regulated expression genes and 15
down-regulated expression genes，autonomous pathway involves 24 genes of which 3 up-regulated
expression and 11 down-regulated expression. By analyzing of digital gene expression，we have a
preliminary understanding of network way about kernel apricot around the sprouting period， the
information could provide theoretical basis for the research of flowering genes involved in kernel apricot
blossom，exploring on the molecular mechanism of early blooming and breeding new varieties by
molecular method.
Key words：kernel apricot；Armeniaca vulgaris；flower bud；transcriptome；digital gene expression
profiling；flowering regulation pathway

核果类植物由于其在春季开花较早，容易遇到晚霜的危害，仁用杏（Armeniaca vulgaris Lam.）
上尤为严重，若在花期一旦遭到晚霜，轻者会造成减产，重者则造成绝收。主产区晚霜危害已成为
发展核果类经济树种的限制因子，严重影响着核果类树种的生产发展（Johnson-Flanagan et al.，1986；
Johnson-Flanagan & Singh，1987；王洪春，1987）。研究仁用杏成花机制和早花机理，对解决仁用杏
晚霜危害问题及培育仁用杏晚花新品种，提高仁用杏产量具有重要作用。
目前主要从栽培措施、化学技术等方面研究仁用杏抗寒机理（魏安智，2006；景淼和翟明善，
2008；郝彦萍，2011）。植物开花是由自身遗传因素与外界环境因素共同调控，是开花基因在时间和
空间上顺序表达的结果（曾群 等，2006），所以要从分子水平上了解仁用杏早花机制，需要侧重了
解成花途径相关开花基因的表达模式，目前最有效的方法是通过新一代测序技术对仁用杏花芽发育
过程的转录组进行高通量测序（Mortazavi et al.，2008）。仁用杏花芽萌动早，初花期前约 1 个月，
是芽到花转变的重要时期，与花期有直接关系。本研究中利用新一代高通量测序技术对仁用杏开花
前一个月的花芽进行数字基因表达谱分析，获得大量仁用杏花芽开花相关差异基因及生物学通路，
为后期对仁用杏花芽相关开花基因、探明仁用杏早花的分子机理及通过分子育种方法培育仁用杏晚
花品种提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
仁用杏主栽品种‘优一’种植于内蒙赤峰市喀喇沁旗锦山镇，通过物候期观察，样品采集时间
选择花芽萌动前后，分别为 2014 年 3 月 17 日（花芽生态休眠期）、4 月 2 日（花芽萌动期）和 4 月
14 日（花芽露红期）。
1.2 总 RNA 提取、纯化、文库构建和测序数据分析
总 RNA 提取、纯化和文库构建委托诺禾致源公司完成。采用 RSEM（Li & Dewey，2011）软
件，分析基因的表达水平。从转录组中找出开花相关的基因，并采用 DESeq 方法（Anders & Huber，
2010）筛选出 3 个发育时期的差异表达基因，比较他们在 3 个时期的表达情况，进行 GO 功能显著
性富集分析，pathway 显著性富集分析；对成花途径关键基因进行表达模式分析。
宋 猜，乌云塔娜，李 慧，许靖诗，刘汝卿.
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2 结果与分析
2.1 花芽萌动前后 3 个时期基因表达差异分析
采用 DESeq 方法筛选出仁用杏花芽萌动前后 3 个时期差异表达基因。花芽生态休眠期、萌动期
和露红期 3 个时期文库基因表达互相比对发现，随着时间的推移，上调差异基因数量逐渐上升。花
芽萌动期—生态休眠期上调基因数为 3 176 条，下调基因数为 2 844 条，涉及通路数为 171 条；花
芽露红期—生态休眠期上调基因数为 6 503 条，下调基因数为 4 638 条，涉及通路数为 174 条；花
芽露红期-萌动期上调基因数为 5 236 条，下调基因数为 3 429 条，涉及通路数为 150 条（表 1）。说
明随着花芽的发育，越来越多的 unigene 基因被启动，但是花芽露红期与花芽萌动期的差异基因数
少于花芽露红期与花芽生态休眠期的差异基因数，说明有些基因启动后有沉默，是特定时期特异性
表达的基因。

表 1 仁用杏花芽 3 个发育阶段差异表达基因统计
Table 1 Quantifiable statistics of differential expression gene in three kernel apricot bud developmental stages
文库比较
Library comparison
差异基因数
Differential expression
gene number
上调基因数
Up-regulated
gene number
下调基因数
Down-regulated
gene number
涉及的通路数
Related pathway
number
萌动期—生态休眠期
Sprouting period–ecological dormant
6 020 3 176 2 844 171
露红期—生态休眠期
Preliminary blooming stage–ecological dormant
11 141 6 503 4 638 174
露红期—萌动期
Preliminary blooming stage–sprouting period
8 665 5 236 3 429 150

2.2 花芽 3 个发育时期差异表达基因通路（Pathway）显著性富集分析
对仁用杏花芽 3 个发育时期差异基因进行通路（Pathway）显著性富集分析，以 Qvalue ≤ 0.05
为标准来定义差异表达基因显著性富集的信号转导途径和生化代谢途径。
分析结果显示，花芽萌动期—生态休眠期的差异表达基因涉及的通路主要集中在核糖体
（Ribosome）、光合作用（Photosynthesis）、光合作用—天线（Photosynthesis–antenna proteins）、DNA
复制（DNA replication）、错误修复（Mismatch repair）等，其中核糖体、DNA 复制、错误修复为下
调差异基因富集的通路，核糖体是进行蛋白质合成的重要胞器，在快速增殖、分泌功能旺盛的细胞
中尤其多（Ban et al.，2000；Schluenzen et al.，2000；Wimberly et al.，2000），说明该时期的生理变
化主要是蛋白合成和表达，DNA 复制、细胞分裂、相关基因翻译表达水平已达到一定高度，但活跃
程度在逐渐减弱；光合作用、光合作用—天线蛋白为上调差异基因富集的通路，光合作用能够促进
植物成熟、开花，该时期光合作用增强，其相关基因启动、表达，对开花起着正调控作用。
花芽露红期—萌动期的差异表达基因涉及的通路主要集中在氧化磷酸化（Oxidative
phosphorylation）、乙醛酸和二羧酸代谢（Glyoxylate and dicarboxylate metabolism）、戊糖和葡萄糖醛
酸酯互变（Pentose and glucuronate interconversions）、柠檬酸循环（Citrate cycle）、碳代谢（Carbon
metabolism）等，其中除碳代谢属于下调差异基因富集的 pathway 外，其它通路均为上调差异基因
富集的通路。氧化磷酸化是指在有机物氧化中伴随着 ATP 的生成，构成呼吸链（Damesin，2003；
郭成才，1957）；乙醛酸和二羧酸代谢、柠檬酸循环，都是重要的呼吸代谢途径；戊糖和葡萄糖醛酸
酯互变属于非氧化糖代谢；碳代谢主要包括了光合固定代谢、碳水化合物运输转化代谢以及碳水化
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合物的积累代谢等，在植物生长发育、代谢活动中具有重要作用（江苏农学院，1984）。以上数据说
明花芽露红期比花芽萌动期呼吸代谢和非氧化糖代谢增强，但是光合作用、碳水化合物代谢等减弱。
花芽露红期—生态休眠期的差异表达基因涉及的通路主要集中在氧化磷酸化（Oxidative
phosphorylation）、脂肪酸代谢（Fatty acid metabolism）、柠檬酸循环（Citrate cycle）、碳代谢（Carbon
metabolism）、DNA 复制（DNA replication）等，其中除了 DNA 复制为下调差异基因富集的通路外，
其它通路均为上调差异基因富集的通路。植物体内的脂肪酸代谢是维系其生命活动的基本代谢之一，
说明该时期代谢活动主要集中于呼吸代谢、脂肪酸代谢、光合作用、碳水化合物代谢、DNA 复制、
细胞分裂，维持花芽发育的基本生命活动，除了 DNA 复制、细胞分裂活跃度在减弱外，其余作用
力度逐渐增强。
从以上 3 组各通路的富集结果可以看出，仁用杏花芽在开花前一个月进行着各种旺盛的生物合
成和代谢活动，为后期发育积累能量与物质。
2.3 成花途径相关基因分析
从仁用杏 3 个不同时期花芽转录组数据中挖掘出了 126 个与开花相关的基因。其中属光周期途
径相关基因如下：光受体相关基因的有光敏色素基因 PHYA、PHYB，隐花色素基因 CRY1、 CRY2，
节律钟输入基因 FKF1、SPA1、ZTL、COP2 等，生物节律钟基因 TOC1、ELF3、ELF4、LHY 等，节
律钟输出基因 GI 以及节律钟下游基因 CO、FT；春化途径相关基因有 FLC、VIN3、VRN1、VRN2
等；自主途径相关基因有 LD、FCA、SDG 等；赤霉素途径相关基因有 GA4、RGL1、LFY 等。除此
之外，还从转录组数据中获得与 FRI 依赖途径相关的调控基因有 FES1、FRI；与年龄调节相关的调
节基因 SPL；温度调控相关基因 HOS1；花器官发育基因 AP1、AP2、LUG 等。
2.3.1 花芽光周期调控途径关键基因表达模式分析
根据拟南芥开花的光周期途径，光受体感受光信号后，将光信号传递给生物节律钟系统，随后
产生节律信号且此信号传递给节律钟输出基因，节律输出基因调控节律钟下游开花时间基因的表达
（韩玉珍 等，1998）。仁用杏花芽 3 个时期的转录组数据中发现共有 74 条 unigene，即 44 个开花基
因（其中有基因不止一条 unigene 序列）可归类于光周期调控途径，其中有 67 条差异基因，38 条差
异基因上调表达，29 条差异基因下调表达。从转录组中确定了光周期调控途径最关键的几个基因，
并对 3 个不同发育时期的表达量进行了比较，基因表达量为数据，采用 DESeq 进行基因差异表达分
析，筛选阈值为 padj < 0.05（表 2）。
对表 2 数据结果分析得出，光周期途径中，光敏色素基因 PHYA，花芽萌动期—生态休眠期无
差异表达，花芽露红期表达量高于萌动期和生态休眠期；PHYB 3 个时期无差异表达。隐花色素 CRY1，
花芽萌动期和露红期表达量高于生态休眠期；CRY2 在 3 个时期无差异表达；节律钟基因 TOC1 3 个
时期均上调表达；节律钟基因 ELF3 有两个同源基因，comp34177_c1 无差异表达，comp34873_c0
花芽萌动期—生态休眠期无差异表达，花芽露红期—萌动期与花芽露红期—生态休眠期均上调表达；
节律钟基因 LHY 有两个同源基因，表达量变化一致，均是花芽萌动期—生态休眠期无差异表达、花
芽露红期比萌动期及生态休眠期都上调表达；节律钟输出基因 GI，花芽萌动期—生态休眠期上调表
达，花芽露红期—萌动期无差异表达但表达量高于花芽生态休眠期。7 条节律钟下游基因 CO，其中
Col11 3 个发育时期的表达模式均上调，Col9 3 个时期均下调，Col2 仅在花芽萌动期—生态休眠期
上调表达，之后无差异表达，Col13 花芽萌动期—生态休眠期无差异表达，花芽露红期比生态休眠
期与萌动期均上调表达；Col4 花芽萌动期—生态休眠期无差异表达，花芽露红期比生态休眠期与花
芽萌动期均下调表达；Col6 与 Col5 表达模式一样，花芽露红期—萌动期无差异表达，花芽萌动期
宋 猜，乌云塔娜，李 慧，许靖诗，刘汝卿.
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及花芽露红期比生态休眠期均下调表达。

表 2 仁用杏花芽光周期调控途径关键基因表达模式
Table 2 Key gene expression model of kernel apricot bud in the photoperiod pathway
表达量 FPKM 基因表达模式 Gene expression model
基因名
Gene
Unigene 编号
Code
A
休眠期
Dormancy
B
萌动期
Sprouting
C
露红期
Preliminary blooming
B–A C–B C–A
PHYA comp32842_c0 29.580 27.530 33.615 – 上调 Up 上调 Up
PHYB comp33585_c0 19.880 22.140 15.995 – – –
CRY1 comp31692_c0 29.315 37.385 35.495 上调 Up – 上调 Up
CRY2 comp32445_c0 38.420 32.325 32.495 – – –
TOC1 comp30414_c0 17.155 29.965 128.190 上调 Up 上调 Up 上调 Up
comp34177_c1 17.220 12.365 11.955 – – – ELF3
comp34873_c0 7.610 7.935 39.470 – 上调 Up 上调 Up
comp33218_c0 89.895 107.240 138.900 – 上调 Up 上调 Up LHY
comp30548_c0 2.905 3.135 48.540 – 上调 Up 上调 Up
GI comp32422_c0 24.155 33.125 30.985 上调 Up – 上调 Up
Col2 comp115512_c0 0 2.355 0.230 上调 Up – –
Col13 comp26788_c0 5.995 7.335 9.370 – 上调 Up 上调 Up
Col4 comp30001_c1 101.395 114.660 58.070 – 下调 Down 下调 Down
Col6 comp26928_c0 2.900 11.155 7.820 上调 Up – 上调 Up
Col5 comp33509_c1 81.170 124.560 99.170 上调 Up – 上调 Up
Col11 comp26555_c0 0.045 1.535 38.055 上调 Up 上调 Up 上调 Up
Col9 comp29611_c0 96.250 59.590 112.650 下调 Down 下调 Down 下调 Down
注：以基因表达量为数据，采用 DESeq 进行基因差异表达分析，筛选阈值为 padj < 0.05，“–”表示基因表达水平无显著差异。下同。
Note：Based on the gene expression level，used DESeq to analyse the differential expression of genes whose screening threshold was padj <
0.05，and the‘–’represented gene expression level that had no significant differences. The same below.

2.3.2 花芽春化作用途径关键基因表达模式分析
春化作用途径分为两部分，一部分为依赖于 FLC 的春化途径，另一部分则不依赖 FLC（Michaels
& Amasino，2001）。春化作用起始时表现为响应春化低温，对 FLC 的表达起抑制作用，此后 FLC
均处于低表达水平。在仁用杏花芽 3 个时期的转录组数据中共找到有 23 条 unigene，即 9 个开花基
因（其中有基因不止一条 unigene 序列）可归属于春化作用途径，其中有 19 条差异基因，4 条上调
基因和 15 条下调基因。对属于春化作用途径中相对重要的 3 个基因进行了 3 个发育时期的表达模式
分析发现（表 3），3 条同源 unigene 同属于 VIN3，comp21722_c0 3 个时期均无差异表达，comp29479_c0

表 3 仁用杏花芽春化作用途径关键基因表达模式
Table 3 Key gene expression model of kernel apricot bud in the vernalization pathway
表达量 FPKM 基因表达模式 Gene expression model
基因名
Gene
Unigene 编号
Code
A
休眠期
Dormancy
B
萌动期
Sprouting
C
露红期
Preliminary blooming
B–A C–B C–A
comp21722_c0 2.340 2.240 1.730 – – –
comp29479_c0 6.785 19.380 26.295 上调 Up 上调 Up 上调 Up
VIN3
comp28738_c0 31.520 45.555 12.675 上调 Up 下调 Down 下调 Down
comp28286_c0 33.570 27.105 17.990 – 下调 Down 下调 Down
comp27537_c0 15.895 2.145 0.855 下调 Down – 下调 Down
comp23604_c0 7.630 3.495 4.910 下调 Down – –
comp26808_c0 22.545 12.405 12.615 下调 Down – 下调 Down
comp32050_c0 3.340 8.270 3.075 上调 Up 下调 Down –
comp19034_c0 6.665 0.860 0.740 下调 Down – 下调 Down
comp34027_c0 48.415 4.465 1.505 下调 Down 下调 Down 下调 Down
VRN1

comp30391_c0 13.575 4.465 1.505 下调 Down 下调 Down 下调 Down
VRN2 comp33008_c0 18.010 12.720 13.090 – – –
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3 个时期均上调表达，comp28738_c0 花芽萌动期表达量高于生态休眠期，花芽露红期比萌动期与生
态休眠期表大量均下调；VRN1 共有 8 条同源基因，comp34027_c0、comp30391_c0 在 3 个时期内持
续下调表达，comp27537_c0、comp26808_c0、comp19034_c0 在花芽萌动期与花芽露红期比生态休
眠期下调表达，且花芽露红期与萌动期相比无明显变化，comp28286_c0 为花芽萌动期比生态休眠期
无差异表达，花芽露红期表达量都低于萌动期与生态休眠期，comp23604_c0 花芽萌动期—生态休眠
期下调表达，之后表达无差异，comp32050_c0 花芽萌动期—生态休眠期上调表达，但花芽露红期—
萌动期下调表达且恢复生态休眠期的表达水平；VRN2 的 3 个时期无差异表达。
2.3.3 花芽自主途径关键基因表达模式分析
自主途径与光周期及春化作用途径不一样，其受环境信号调控的机制尚未弄清楚（Quesada et
al.，2003）。目前，发现有 7 个基因，FCA、FY、FPA、LD、FVE、FLK 和 FLD 已被确定属于该途
径，他们彼此之间互不调控基因的表达且不会产生级联放大效益，以平行的方式对开花起作用（徐
雷 等，2011）。在仁用杏花芽 3 个时期的转录组数据中共找到有 24 条 unigene，即 16 个开花基因（其
中有基因不止一条 unigene 序列）可归属于自主途径，其中共有 14 个差异表达基因，3 个差异基因
表达量上调，11 个表达量下调。对 16 条开花基因中相对重要的 5 条基因进行了 3 个发育时期的表
达量比较分析（表 4），通过比较表达量，发现 FCA 有两条同源基因，comp30969_c0 表达无差异，
comp28908_c0 3 个时期表达量逐渐下降；FPA、FLD 3 个时期无差异表达；ESD4 发现有两条同源的
unigene，comp31695_c0 在 3 个发育时期表达水平无显著差异，comp11027_c0 花芽萌动期和花芽露
红期比生态休眠期下调表达，但花芽露红期—萌动期无差异表达。

表 4 仁用杏花芽自主途径关键基因表达模式
Table 4 Key gene expression model of kernel apricot bud in the autonomous pathway
表达量 FPKM 基因表达模式 Gene expression model
基因名
Gene
Unigene 编号
Code
A
休眠期
Dormancy
B
萌动期
Sprouting
C
露红期
Preliminary blooming
B–A C–B C–A
comp30969_c0 30.290 30.020 27.135 – – – FCA
comp28908_c0 97.395 20.385 10.245 下调 Down 下调 Down 下调 Down
LD comp34365_c0 16.825 19.590 10.080 – 下调 Down –
FPA comp28190_c0 13.585 12.935 9.455 – – –
comp29254_c0 10.645 7.475 8.495 – – –
FLD comp34303_c0 14.575 14.125 9.950 – – –
comp32573_c0 12.775 10.060 8.120 – – –
ESD4 comp31695_c0 24.875 21.025 15.085 – – –
comp11027_c0 48.725 46.370 47.925 下调 Down – 下调 Down


2.3.4 花芽 GA 调控途径关键基因表达模式分析
GA 能够调控生长发育，也是非诱导性条件下开花所必需的。GAI、RGA、RGL1 是 GA 信号传
导途径中的基因，它们在 GA 缺乏时会抑制 GA 信号途径，而若存在活性 GA 则能解除它们对 GA
信号途径的负调控作用（张素芝和左建儒，2006）。在仁用杏花芽 3 个时期的转录组数据中共找到有
60 条 unigene，即 13 个开花基因（其中有基因不止一条 unigene 序列）可归属于自主途径，其中只
有 22 条差异表达基因，13 条基因上调表达，9 个基因下调表达。对属于自主途径关键的 5 条基因进
行了 3 个发育时期的表达量比较分析（表 5），通过比较表达量，发现 RGL1 基因花芽萌动期—生态
休眠期无差异表达，花芽露红期比萌动期和生态休眠期表达量高；GAI 有 3 条同源基因，
comp174594_c0 在 3 个时期内无差异表达，comp25987_c0 3 个时期表达量持续增加，comp32226_c0
宋 猜，乌云塔娜，李 慧，许靖诗，刘汝卿.
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花芽萌动期比生态休眠期表达量上调，花芽露红期和萌动期表达水平无显著差异；SLY1 也有两条同
源基因，两条花芽萌动期比生态休眠期均无差异表达，comp23702_c0 花芽露红期比萌动期与生态休
眠期上调表达，comp12232_c0 下调表达。

表 5 仁用杏花芽 GA 调控途径关键基因表达模式
Table 5 Key gene expression model of kernel apricot bud in the GA regulation pathway
表达量 FPKM 基因表达模式 Gene expression model
基因名
Gene
Unigene 编号
Code
A
休眠期
Dormancy
B
萌动期
Sprouting
C
露红期
Preliminary blooming
B–A C–B C–A
RGL1 comp47073_c0 0.150 1.215 17.415 – 上调 Up 上调 Up
comp174594_c0 0 0.775 1.130 – – –
comp25987_c0 27.345 48.740 84.945 上调 Up 上调 Up 上调 Up
GAI
comp32226_c0 37.185 59.975 59.655 上调 Up – 上调 Up
SLY1 comp12232_c0 102.565 77.660 50.455 – 下调 Down 下调 Down
comp23702_c0 37.680 35.905 41.980 – 上调 Up 上调 Up

2.3.5 花芽开花诱导途径整合因子表达模式分析
开花诱导途径共有 5 个整合因子，分别为 FT、LFY、SOC1、SVP 和 FLC，整合相应开花诱导
途径而诱导开花。FLC 是抑制开花的关键基因；FT 可能与 LFY 共同发挥作用，且 LFY 需 FT 存在
才能发挥作用；SOC1 直接参与了光周期途径中 FT 基因及春化途径 FLC 基因的染色质互作，从而
促进开花；SVP 抑制 SOC1 的表达，从而抑制开花，确定和控制开花时间。在仁用杏花芽 3 个时期
的转录组数据中共找到有 11 条 unigene 属于开花诱导途径中的整合因子，且所有 unigene 均有差异
表达，其中有 3 条差异基因上调表达，7 条差异基因下调表达。比较 5 条整合因子 3 个发育时期的
表达量（表 6），发现 FT 有 3 条同源 unigene，comp29712_c2、comp27591_c0 花芽萌动期与露红期
比生态休眠期表达量下调，花芽露红期—萌动期上调表达，comp124894_c0 3 个时期表达量变化不
显著。LFY 有 1 条 unigene，花芽萌动期—生态休眠期上调表达，之后表达量下调，且花芽露红期表
达量低于生态休眠期；发现有 4 条 SOC1 的同源 unigene，comp118835_c0、comp195712_c0、
comp95858_c0 它们均无差异表达，comp35193_c1 花芽萌动期—生态休眠期表达量上调，花芽露红
期—萌动期表达量下调，且恢复到生态休眠期水平；两条 SVP 同源基因，comp33589_c0 花芽萌动
期与露红期比生态休眠期表达下调但花芽露红期—萌动期无差异表达，comp29599_c0 3 个时期均下
调表达；FLC 基因 3 个时期均下调表达。

表 6 仁用杏花芽开花诱导途径整合因子表达模式
Table 6 The integrated factor expression model of kernel apricot bud in the flowering inductin pathway
表达量 FPKM 基因表达模式 Gene expression model
基因名
Gene
Unigene 编号
Code
A
休眠期
Dormancy
B
萌动期
Sprouting
C
露红期
Preliminary looming
B–A C–B C–A
comp29712_c2 48.950 11.455 17.635 下调 Down 上调 Up 下调 Down
comp124894_c0 2.635 0 0.740 – – –
FT
comp27591_c0 41.780 10.335 23.570 下调 Down 上调 Up 下调 Down
LFY comp21031_c0 22.030 60.550 7.725 上调 Up 下调 Down 下调 Down
comp35193_c1 23.835 50.105 25.505 上调 Up 下调 Down –
comp118835_c0 0.670 4.250 0.310 – – –
comp195712_c0 0.435 1.090 0.305 – – –
SOC1
comp95858_c0 0.210 1.330 0.580 – – –
comp33589_c0 41.370 20.455 11.590 下调 Down – 下调 Down SVP
comp29599_c0 17.370 7.440 1.095 下调 Down 下调 Down 下调 Down
FLC comp23166_c0 58.540 35.325 11.065 下调 Down 下调 Down 下调 Down
Song Cai，Wuyun Tana，Li Hui，Xu Jing-shi，Liu Ru-qing.
The analysis of digital gene expression about kernel apricot flower buds at three development stages.
1566 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (8)：1559–1568.
3 讨论
本研究中进行高通量测序的样品为花芽萌动前后的仁用杏花芽，是花发育的重要时期。基于转
录组、数字基因表达谱数据和拟南芥（Arabidopsis thaliana）对开花分子机制的研究，发现有 13 856
条差异表达基因，从转录组数据中共挖掘出了 126 个与开花相关的基因，其中自主途径 16 个，春化
途径 16 个，光周期途径 47 个，GA 途径 13 个，整合因子 5 个，花器官发育基因 17 个，年龄途径
基因 7 个，影响 FLC 表达的基因（开花诱导途径外）16 个，包括 PAF1 复合体、SWR1 复合体、FRI
复合体，从而可见，仁用杏的开花调控途径非常复杂。通过筛选差异基因及对差异基因 pathway 显
著性富集分析、开花诱导途径中关键基因的表达模式分析，从差异基因富集结果可以看出，仁用杏
花芽在花芽萌动前后进行着各种旺盛的生物合成和代谢活动，为后期发育积累能量与物质，发现试
验阶段仁用杏的 4 个开花诱导途径均已启动。
光周期途径响应光诱导而促使植物开花（Yanovsky & Kay，2002；孙昌辉 等，2007）。在光周
期途径中，有两类与开花有关的光受体基因，一类是吸收红光和远红光的光敏色素 PHYs（A、B、
C、D、E）（Simpson & Deao，2002）；一类是吸收蓝光和紫外光的隐花色素基因 CRY1、CRY2（Cashmore
& Jarillo，1999；Lin，2002）。仁用杏中发现了 PHYA、CRY2、CRY1，它们均为光周期中促进开花
的基因，其中 CRY2 不是差异表达基因，可能对开花影响很小，PHYA 与 CRY1 在 4 月 2 日出现拐点，
PHYA 先无差异变化之后上调，CRY1 先上调之后无差异变化，可能受蓝/红光光质的影响，CRY1 比
PHYA 先对开花起作用。ELF3 为光周期中节律钟输入基因，TOC1、LHY 属于节律钟基因，均在 4
月 2 日后表达量急剧上升，这 3 个基因在 4 月 2 日后开花启动起正调控作用。GI 为节律钟输出基因，
促进开花。COL 基因家族，生物节律钟下游基因，其中 Col5 能促进开花，GI、Col5 均出现先上调
后无差异表达，于 4 月 2 日达到最大值，对开花启动起促进作用；Col9 具延迟开花的作用，它的表
达量急剧下降，在 3 月 17 日起抑制开花影响力急剧减弱。从以上几个节律钟基因的表达量变化规律
可以看出，仁用杏光周期调控途径在花芽萌动时，对开花调控作用显著，且有自己独特的调控模式，
GI、CO 比 ELF3 和 TOC1、LHY 提前表达，其具体的作用机制还有待进一步研究。
春化作用途径感受低温而影响植物开花，且春化作用途径和自主途径主要是通过调控 Flowering
Locus C 基因（FLC）的表达来调控开花时间。春化途径中，从转录组数据中挖掘出了在春化初期表
达的 VIN3，也发现了小麦春化作用中的 VRN1 和 VRN2，未发现具有春化稳定作用相关的 VIN1 和
VIN2 基因，这说明仁用杏春化途径不同于拟南芥和小麦。VIN3、VRN1、VRN2 均具有促进开花的作
用，3 条同源 VIN3 基因，其中一条 VIN3 无差异表达，可能对开花的作用不是很明显，一条 4 月 2
日前上调，之后下调，还有一条 VIN3 表达量一直上调。VRN2 无差异表达，不响应开花，但其表大
量不低，可能在 3 月 17 日前已经完成响应；VRN1 共 8 条同源基因，其中 6 条 4 月 2 日前表达量下
调，4 月 12 日与 4 月 2 日比无差异表达；一条表达量急剧下降，说明该时段，7 条 VRN1 对 FLC 影
响力也逐渐减弱，该基因开始对开花的正调控作用发生在 3 月 17 日前，但是有一条同源基因表大量
变化异于其它 7 条，该条 unigene 可能在组装或数据库比对时发生错误。可能在花芽萌动时，温度
上升，花芽生态休眠解除，春化途径在这个时期对开花影响不显著。自主途径是除了外界环境因素
的诱导可使植物开花以外，植物内部也能调控开花（李韩炜和朱昀，2011）。FCA、FPA、FLD 是 3
条促进开花的自主途径中的基因，但是在采样时段中表现为表达量下降，可能说明自主途径在这段
时间对开花启动的促进作用逐渐减弱，可能以上 3 条基因对开花的正调控作用开始时间早于 3 月 17
日。ESD4 促进 FLC 表达，即抑制开花，在采样时段中具下调趋势，可能说明该基因在 3 月 17 日—
宋 猜，乌云塔娜，李 慧，许靖诗，刘汝卿.
仁用杏花芽 3 个发育时期数字基因表达谱分析.
园艺学报，2015，42 (8)：1559–1568. 1567

4 月 12 日对开花的负调控作用也在减弱。所以，在花芽萌动前后，自主途径对仁用杏开花的作用不
明显，在花芽萌动前已启动，即自身控制开花在萌动前已发挥作用。
GA 途径是通过植物体自身生长发育状况以及机体内的内源激素水平进行调控（He & Amasino，
2005）。RGL1、GAI 两条基因均能抑制 GA 诱导 LFY、SOC1 的表达，RGL1 表现为先无差异表达后
上调，两条 GAI 均有上调趋势，RGL1、GAI 在本试验期间抑制 GA3 合成，因 GA3 是花芽生长所必
需的，推测花芽萌动后，花芽生长完全，GA3 在此阶段不发挥作用。SLY1 具有促进花器发育的作用，
在采样时间段内，表达量下调，说明基因在这段时间内不能促进开花，仁用杏在花芽萌动期花器官
发育基本完成。
对于整合因子，FT、LFY、SOC1 作用均为促进开花，但是它们变化趋势有差异，可能与各途
径对整合因子影响力度有关系。FLC、SVP 两个基因，在试验阶段表达量均下调，说明在该时段它
们对开花启动的抑制作用减弱。以上整合因子具体如何受开花途径的影响、调控还需进一步验证。
仁用杏具有很高的经济、生态和社会价值，尤其在我国“三北”地区，但是因其花期早，易受
倒春寒影响而导致减产甚至绝产。本研究中发现光周期关键基因在花芽开始萌动时上调表达显著，
对开花起着重要的调控作用，若在此时调节光照，不满足开花的光照需求，即可推迟开花；GA 途
径对花器官发育起着重要作用；春化途径、自主途径均在花芽萌动前发挥作用，可通过调控温度和
GA 含量来调节花期。本研究结果在一定程度上解析了仁用杏花芽萌动前后的分子调控模式，为深
入研究仁用杏早花机制奠定了理论基础，也为调控仁用杏花期及培育仁用杏晚花品种提供了依据。

References
Anders S，Huber W. 2010. Differential expression analysis for sequence count data. Genome Biology，11 (10)：R106.
Ban N，Nissen P，Hansen J，Moore P B，Steitz T A. 2000. The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 resolution. Science，
289 (5481)：905–920.
Cashmore A R，Jarillo J A. 1999. Cryptochromes：Blue light receptors for plants and animals. Science，284：760–765.
Damesin C. 2003. Respiration and photosynthesis characteristics of current 2 year stems of Fagus sylvatica：From the seasonal pattern to an annual
balance. New Phytologist，158：465–475.
Guo Cheng-cai. 1957. Oxidative phosphorylation. Progress in Physiology，1 (2)：162–168. (in Chinese)
郭成才. 1957. 氧化磷酸化作用. 生理科学进展，1 (2)：162–168.
Han Yu-zhen，Li Rui，Meng Fan-jing. 1998. Regulation of flowering by photoperiod in Arabidopsis. Plant Physiology and Molecular Biology，34：
401–405. (in Chinese)
韩玉珍，李 睿，孟繁静. 1998. 拟南芥开花的光周期调节. 植物生理与分子生物学，34：401–405.
Hao Yan-ping. 2011. The research progress of kernel-used apricot flowers cold tolerance and the summary of delaying flowering measures. Shanxi
Fruits，(1)：43–45. (in Chinese)
郝彦萍. 2011. 仁用杏花耐寒性研究进展及延迟花期措施总结. 山西果树，(1)：43–45.
He Y，Amasino R M. 2005. Role of chromatin modification in flowering time control . Trends Plant Sci，10 (1)：30–35.
Jiangsu Agricultural University. 1984. Plant physiology. Beijing：Agriculture Press：121–158. (in Chinese)
江苏农学院. 1984. 植物生理学. 北京：农业出版社：121–158.
Jing Miao，Qu Ming-pu. 2008. Research progress on the flowering and fruit set of kernel-used apricot. Chinese Agricultural Science Bulletin，(1)：
131–135. (in Chinese)
景 淼，翟明普. 2008. 仁用杏开花座果的研究进展. 中国农学通报，(1)：131–135.
Johnson-Flanagan A M，Barran L R，Singh J. 1986. Chemistry and biology. Canada J Plant Physiol，124：309–319.
Johnson-Flanagan A M，Singh J. 1987. Plant cold hardiness. New York：Alan R. Liss，Inc：29.
Song Cai，Wuyun Tana，Li Hui，Xu Jing-shi，Liu Ru-qing.
The analysis of digital gene expression about kernel apricot flower buds at three development stages.
1568 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (8)：1559–1568.
Li B，Dewey C. 2011. RSEM：Accurate transcript quantification from RNA-Seq data with or without a reference genome. BMC Bioinformatics，12：
323.
Li Chao-wei，Zhu Yun. 2011. The research progress on flowering mechanisms in plant. Biology Teaching，36 (6)：6–7. (in Chinese)
李朝炜，朱 昀. 2011. 植物开花调控机理研究进展. 生物学教学，36 (6)：6–7.
Lin C. 2002. Blue light receptors and signal transduction. Plant Cell，(S)：207–225.
Michaels S D，Amasino R M. 2001. Loss of FLOWERING LOCUS C activity eliminates the late-flowering phenotype of FRIGIDA and autonomous
pathway mutations but not responsiveness to vernalization. Plant Cell，13 (4)：935–941.
Mortazavi A，Williams B A，McCue K，Schaeffer L，Wold B. 2008. Mapping and quantifying mammalian transcriptomes by RNA-Seq. Nature
Methods，5 (7)：621–628.
Quesada V，Macknight R，Dean C，Simpson G G. 2003. Auto regulation of FCA prem RNA processing controls Arabidopsis flowering time. EMBO
J，22 (12)：3142–3152.
Schluenzen F，Tocilj A，Zarivach R，Harms J，Gluehmann M，Janell D，Bashan A，Bartels H，Agmon I，Franceschi F，Yonath A. 2000. Structure
of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 resolution. Cell，102 (5)：615–623.
Simpson G G，Deao C. 2002. Arabidopsis，the Rosetta stone of flowering time? Science，296 (5566)：285–289.
Sun Chang-hui，Deng Xiao-jian，Fang Jun，Chu Cheng-cai. 2007. An overview of flowering transition in higher plants. Heriditas，29 (10)：
1182–1190. (in Chinese)
孙昌辉，邓晓建，方 军，储成才. 2007. 高等植物开花诱导研究进展. 遗传，29 (10)：1182–1190.
Wang Hong-chun. 1987. Membrane structure function and osmotic regulation. Shanghai：Shanghai Scientific and Technical Publishers：99. (in
Chinese)
王洪春. 1987. 物膜结构功能和渗透调节. 上海：上海科学技术出版社：99.
Wei An-zhi. 2006. Cold resistance mechanism and anti-frost substances selection of Prunus armeniaca[Ph. D. Dissertation]. Yangling：Northwest A
& F University. (in Chinese)
魏安智. 2006. 仁用杏抗寒机理研究与抗寒物质筛选[博士论文]. 杨凌：西北农林科技大学.
Wimberly B T，Brodersen D E，Clemons W M，Morgan-Warren R J，Carter A P，Vonrhein C，Hartsch T，Ramakrishnan V. 2000. Structure of the
30S ribosomal subunit. Nature，407 (6802)：327–339.
Xu Lei，Jia Fei-fei，Wang Li-lin. 2011. Progresses on molecular mechanisms of flowering transition in Arabidopsis. Acta Botanica Boreali-
Occidentalia Sinica，31 (50)：1057–1065. (in Chinese)
徐 雷，贾飞飞，王利琳. 2011. 拟南芥开花诱导途径分子机制研究进展. 西北植物学报，31 (50)：1057–1065.
Yanovsky M J，Kay S A. 2002. Molecular basis of seasonal time measurement in Arabidopsis. Nature，419：308–312.
Zeng Qun，Zhao Zhong-hua，Zhao Shu-qing. 2006. The signaling pathways of flowering time regulation in plant. Hereditas，28 (8)：1031–1036. (in
Chinese)
曾 群，赵仲华，赵淑清. 2006. 植物开花时间调控的信号途径. 遗传，28 (8)：1031–1036.
Zhang Su-zhi，Zuo Jian-ru. 2006. The research progress of Arabidopsis flowering time’s control. Progress in Biochemistry and Biophysics，33 (4)：
301–309. (in Chinese)
张素芝，左建儒. 2006. 拟南芥开花时间调控的研究进展. 生物化学与生物物理进展，33 (4)：301–309.