全 文 ：园 艺 学 报 2013，40（7）：1278–1288 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2013–02–27；修回日期：2013–06–08
基金项目：重庆市自然科学基金项目（cstc2011jjA80014）；中央高校基本科研业务费项目（XDJK2009B024）；国家科技支撑计划项目
（2012BAD02B01-4）；重庆市科技攻关项目[CSTC2012GG（8005）]
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：yuahs@163.com）
超量表达 BoFLC3、AtFT 对芥菜开花期和抗寒
性的影响
杨海鹏，蔡一鸣，张 茜，任雪松，司 军，李成琼，宋洪元*
（西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆市蔬菜学重点实验室，重庆 400715）
摘 要：将来自甘蓝的 BoFLC3 基因和拟南芥的 AtFT 基因在芥菜中单独或共同表达发现，BoFLC3
超量表达后，无论是长日照还是短日照条件下，转基因芥菜植株开花时间均明显延后；BoFLC3 超量表达
植株低温春化处理后，相对于未春化处理的转基因植株出现花期提前现象，但仍晚于非转基因对照植株；
AtFT 基因超量表达植株开花时间比非转基因对照植株大幅度提前。BoFLC3 植株与 AtFT 植株杂交获得的
BoFLC3 和 AtFT 共表达植株开花时间与非转基因对照基本接近，显示 BoFLC3 和 AtFT 基因超表达对植物
开花时间的影响效应可以相互抵消。同时，超量表达 BoFLC3 基因的芥菜植株抗寒性大幅度提高，而 AtFT
基因的超量表达不影响植株抗寒性，表明 BoFLC3 基因可能参与了植物的抗寒反应。
关键词：芥菜；BoFLC3 基因；AtFT 基因；开花时间；抗寒性
中图分类号：S 637 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2013）07-1278-11

Influence of Over-expression of the BoFLC3 and AtFT Genes on Flowering-
time and Cold Tolerance in Brassica juncea
YANG Hai-peng，CAI Yi-ming，ZHANG Qian，REN Xue-song，SI Jun，LI Cheng-qiong，and SONG
Hong-yuan*
（College of Horticulture and Landscape Architecture，Southwest University；Key Laboratory of Horticulture Science for
Southern Mountainous Regions，Ministry of Education；Key Laboratory of Olericulture，Chongqing 400715，China）
Abstract ： BoFLC3 gene from Brassica oleracea and AtFT gene from Arabidopsis were
overexpressed alone or together in Brassica juncea. The results showed constitutive expression of the
BoFLC3 gene in Brassica juncea significantly delayed flowering under long-day photoperiods as well as
short-day photoperiods. Vernalization treatment induced earlier flowering of BoFLC3 overexpression
plants than unvernalized transgenic control but still were flowering later than the wild type plants; the
overexpression of the AtFT gene could induce early flowering in Brassica juncea. The flowering time of
BoFLC3 and AtFT genes co-expression plants after cross were almost at the same time compared with the
wild type plants，indicated the effects of the over-expression of the BoFLC3 and AtFT genes on flowering
time could cancel each other out. Moreover，the cold-tolerance was enhanced by constitutive expression of
the BoFLC3 gene in Brassica juncea，but no cold-tolerance changes were observed in AtFT overexpression

7 期 杨海鹏等：超量表达 BoFLC3、AtFT 对芥菜开花期和抗寒性的影响 1279

plants. The results indicated the BoFLC3 should involve in plant cold-tolerance regulation.
Key words：Brassica juncea；BoFLC3 gene；AtFT gene；flowering time；cold-tolerance

近年来，基于对拟南芥突变体的分析，包括光周期途径、春化途径、赤霉素途径、自主途径等
均被认为参与植物开花时间调控（Jung et al.，2009；Ietswaart et al.，2012）。其中的 FLC 基因编码
一个 MADS-box 转录因子，主要在感受低温春化效应的芽和根尖分生组织中表达，通过作用于 FT
基因的第一个内含子区域和 SOC1 基因启动子区域，抑制其转录，从而起到抑制开花作用（Sheldon
et al.，1999；Helliwell et al.，2006）。FT 蛋白是植物开花途径过程中开花素的重要组成部分，FT
蛋白从叶片合成后通过韧皮部转运到顶端分生组织后与 HD-ZIP 转录因子 FD 相互作用形成 FT-FD
复合体，诱导花分生组织决定基因 AP1 以及 FUL 的表达，从而诱导植物开花（Wigge et al.，2005；
Mathieu et al.，2007）。从杨树、柑桔、水稻、番茄中分离到的 FT 同源基因 PtFT1、CiFT、Hd3a、
SFT 超量表达后均能引起转基因植物开花提前（Kojima et al.，2002；Endo et al.，2005；Böhlenius et
al.，2006；Lifschitz et al.，2006）。
植物抽薹开花过程中，FLC 和 FT 基因的内源表达水平呈现明显的相互抑制关系，在甘蓝中发
现，春化处理过程中，顶端分生组织 FLC 基因的下调表达伴随 FT 基因明显的表达上调（Lin et al.，
2005）。同时，FT 基因的表达还同时受到上游 CONSTANS （CO）基因的调控（Samach et al.，2000）。
大量研究结果显示外源 FLC、FT 基因超量表达会分别导致开花时间的延后和提前，但两个基因的共
表达对于花期的调控作用能否直接抵消而导致开花时间趋于正常仍未有相关报道。春化敏感植物中，
营养生长阶段的长短通常与其耐低温胁迫能力具有相关性（Fowler et al.，2001）。拟南芥中，超量
表达来自小麦的 TaVRN-B2 基因后，导致内源 FLC 表达大幅度上调，同时引起冷诱导相关基因 CBFs
以及 COR 表达增强，植株抗寒性得到提高。相对于非突变体，soc1 突变体伴随冷诱导 COR15a、
COR15b、KIN1 和 KIN2 表达上调；而直接在拟南芥中超表达 CBFs 基因，出现晚花现象和 FLC 表
达增强，SOC1 表达下调（Seo et al.，2009）。上述研究结果暗示 FLC 的表达与植物抗寒性之间存在
关联，超量表达 FLC 除了可以导致植物出现晚花现象外，也可能同时实现抗寒能力的提高。芥菜
（Brassica juncea Coss.）属于典型的种子春化植物，其抽薹开花受低温和日照条件的影响。本研究
中拟在茎用芥菜中超量表达 BoFLC3 和 AtFT 基因，研究转基因芥菜植株开花时间与光周期、低温春
化的关系以及 BoFLC3、AtFT 表达与植物抗寒性的关系，为控制芥菜生产上的未熟抽薹以及遗传育
种上的花期相遇等问题的深入研究提供基础。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于 2011 年 3 月在重庆市蔬菜学重点实验室进行。供试植物材料为茎用芥菜品种‘渝丰榨
菜’，购于重庆市科光种苗有限公司。含有植物表达载体 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT
质粒（图 1）的农杆菌 EHA105 由南方山地园艺学教育部重点实验室构建及保存。pCABarFLC 质粒
（图 1，A）中的 BoFLC3 基因来自甘蓝，在双 35S 启动子驱动下表达；pCABarFT 以及 pCABarRbcSFT
质粒（图 1，B、C）中 AtFT 基因来自拟南芥，其中 pCABarFT 中的 AtFT 基因在双 35S 启动子驱动
下表达，而 pCABarRbcSFT 质粒中的 AtFT 基因在油菜 RbcS 启动子驱动下表达。所有载体的筛选标
记基因为 Bar 基因。


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图 1 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 表达载体结构
Fig. 1 The structure of pCABarFLC，pCABarFT，pCABarRbcSFT expression vectors

1.2 农杆菌介导的芥菜遗传转化
参照曹必好等（2003）的方法并略有改动。芥菜种子经 75%的酒精和 0.1%升汞消毒后播种在
MS培养基上，出苗后 7 d时将下胚轴切成 0.8 ~ 1 cm长小段置于预培养基（MS + 2 mg · L-1 6-BA + 0.2
mg · L-1 NAA）上。预培养 2 d 后分别用 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 的 EHA105 菌
液浸染 10 min，菌液浓度 OD600 = 0.5 ~ 0.6。之后接种在预培养基中于 25 ℃暗培养 2 d 后再将其转
入到筛选培养基（MS + 2 mg · L-1 6-BA + 0.1 mg · L-1 NAA + 8 mg · L-1 PPT + 400 mg · L-1 Carb + 3%
蔗糖 + 0.6%琼脂）中培养。获得的除草剂 PPT 抗性芽接种于生根培养基（MS + 0.2 mg · L-1 NAA + 8
mg · L-1 PPT + 400 mg · L-1 Carb + 3% 蔗糖 + 0.6%琼脂，pH 5.8）中进行诱导生根，生根后的幼苗
长至 7 ~ 8 cm 高时，洗去根上附着的培养基，移入装有珍珠岩的营养钵中，用保鲜膜保湿 5 d，成
活后移栽入土。
1.3 转基因芥菜的分子检测、除草剂抗性鉴定及形态学观察
对获得的转基因植株进行 PCR 检测。其中 pCABarFLC 转基因植株用 BoFLC3 基因上游引物
FLC-F：5′-GCCATGGGAAGAAAGAAACTAGAGATC-3′和下游引物 FLC-R：5′-GTCTAGACTAATA
AAGCAGTGGGAGAGTTACCG-3′检测。pCABarFT 转基因植株用 AtFT 基因的上游引物 FT-F：
5′-GCCATGGCCATGTCTATAAATATAAGAGACCCTC-3′和下游引物 FT-R：5′-GTCTAGACTAAAG
TCTTCTTCCTCCGCAGCC-3′检测；pCABarRbcSFT 转基因植株用 RbcS 启动子上游引物 RbcS-F：
5′-GAAGCTTGACAAAACTCTTCTTTTATGTCG-3′和 FT 基因下游引物 FT-R 检测。扩增条件为：94
℃预变性 4 min，94 ℃变性 40 s，56.5 ℃退火 40 s，72 ℃延伸 1 min 40 s，循环 30 次，72 ℃延伸
10 min。PCR 鉴定为阳性的转基因植株从苗期到开花期进行植株形态学的观察比较。T0 代转基因芥
菜植株开花后自交获得 T1 代种子。pCABarFLC 与 pCABarFT 转基因植株杂交获得 BoFLC3 和 AtFT
基因共表达杂交后代。以非转基因野生型芥菜为对照，T1 代 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT
种子分别用除草剂在发芽期（PPT 10 mg · L-1）和苗期（PPT 15 mg · L-1）进行抗性筛选鉴定，分析
不同植株基因插入拷贝数。对应的单拷贝 T1 代芥菜种子自交获得 T2 代种子。
1.4 pCABarFLC 转基因芥菜 BoFLC3 基因的表达分析
采用 RNA 提取试剂盒（TIANGEN RNA prep pure Plant Kit）提取 T1 代 pCABarFLC#1 ~ 6 转基
因芥菜叶片总 RNA，利用反转录试剂盒（TransScript First-Strand cDNA Synthesis SuperMix TaKaRa）
进行 cDNA 合成。BoFLC3 基因上游引物 FLC-F：5′-GCCATGGGAAGAAAGAAACTAGAGATC-3′
和下游引物 FLC-R：5′-GTCTAGACTAATAAAGCAGTGGGAGAGTTACCG-3′被用于 BoFLC3 的半定
量 RT-PCR 分析。其中 Actin 基因特异引物（Act-F：5′-GTTGGAAAGTGCTGAGGGAT-3′；Act-R：
5′-ATCCCTCAGCACTTTCCAAC-3′）被用于内参基因的扩增。扩增条件为 94 ℃预变性 4 min；94 ℃
变性 40 s，56.5 ℃退火 40 s，72 ℃延伸 1 min 30 s，30 个循环。RT-PCR 产物用 1.0% 的琼脂糖凝胶
电泳进行检测。
7 期 杨海鹏等：超量表达 BoFLC3、AtFT 对芥菜开花期和抗寒性的影响 1281

1.5 日照长短对转基因芥菜开花时间的影响
获得的转基因 T1 代及 BoFLC3 和 AtFT 基因共表达杂交后代作如下处理：（1）pCABarFLC、
pCABarFT、pCABarRbcSFT 植株以及含 BoFLC3 和 AtFT 基因杂交后代植株在长日照（23 ℃，16 h 光
照/8 h 黑暗）条件下进行花期比较；（2）pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 植株在短日照
（23 ℃，8 h 光照/16 h 黑暗）条件下进行花期比较，在此基础上分析日照长短对各转基因植株开
花时间、开花时植株叶片数量的影响。
1.6 低温春化处理对转基因芥菜开花时间的影响
获得的 T1 代 pCABarFLC、pCABarFT 转基因植株一组在 7 ℃条件下处理 2 周（7 ℃，8 h 光照/
16 h 黑暗），另外一组放在正常温度（23 ℃，8 h 光照/16 h 黑暗）条件下处理，调查低温春化处
理对转基因植株开花时间以及开花时植株叶片数量的影响。
1.7 T2 代转基因芥菜抗寒性检测
T2 代 pCABarFLC、pCABarFT 转基因芥菜的抗寒性通过检测低温胁迫条件下萌发成活率以及苗
期低温胁迫后的电导率进行分析。将消毒处理后的芥菜种子播种在 MS 培养基上于 4 ℃光照培养箱
（4 ℃，12 h 光照/12 h 黑暗）内萌发生长，以顺利露出第一片真叶统计种子萌发成活率。将转基
因芥菜种子播种于培养土中，待幼苗长至四叶一心时置于–6 ℃、–4 ℃、–2 ℃、0 ℃、2 ℃和 4 ℃
培养箱处理 3 d 后，在 23 ℃条件下恢复 1 h 后检测电导率（Ristic & Ashworth，1993），3 次重复。
2 结果与分析
2.1 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFTP 转基因芥菜的 CR 鉴定及形态学分析
pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 表达载体通过农杆菌介导的转化法浸染芥菜下胚轴，
获得抗除草剂的转基因芥菜植株。其中 pCABarFLC 转基因植株用 BoFLC3 基因上下游引物扩增后，
获得预期 594 bp 大小片段（图 2，A）。pCABarFT 转基因植株用 AtFT 基因上下游引物扩增后，出
现预期 534 bp 大小片段（图 2，B）。pCABarRbcSFT 转基因植株用 RbcS 启动子上游引物和 AtFT
基因下游引物扩增后，出现预期跨 RbcS 启动子和 AtFT 编码区域的 1 430 bp 大小目标片段（图 2，C）。
与野生型对照相比，转基因植株的叶片形态均未出现明显异常，然而在开花时发现 pCABarFLC
部分转基因单株 35S::FLC#2、35S::FLC#5 出现较为明显的死蕾现象（图 3）。在 T1代中检测了 BoFLC3
的表达水平，从半定量表达分析结果来看，出现死蕾现象的单株 35S::FLC#2 与花蕾正常的单株
35S::FLC#3、35S::FLC#6 中 BoFLC3 基因表达量较其他植株偏高，而同样出现死蕾现象的单株
35S::FLC#5 表达量与花蕾正常的单株 35S::FLC#4 表达量相当（图 4）。该结果显示 BoFLC3 表达量
的高低可能不是导致转基因植株出现死蕾现象的直接原因。

图 2 pCABarFLC（A）、pCABarFT（B）、pCABarRbcSFT（C）转基因芥菜的 PCR 鉴定
M：Trans2KTM plus DNA marker；1 ~ 5：转基因植株；–：野生型植株；+：质粒对照。
Fig. 2 The PCR identification of pCABarFLC（A），pCABarFT（B），pCABarRbcSFT （C）transgenic mustard
M：Trans2KTM plus DNA marker；1–5：Transgenic mustard；–：Wild type control；+：Plasmids positive control.
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图 3 转基因芥菜花序形态比较 图 4 pCABarFLC 转基因植株 BoFLC3 基因的 RT-PCR 表达分析
Fig. 3 The inflorescences phenotype analysis Fig. 4 The RT-PCR expression of BoFLC3 gene in
of transgenic mustards pCABarFLC transgenic mustards

2.2 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 转基因植株后代的除草剂抗性分析
获得的 T1 代种子在含 10 mg · L-1 PPT 除草剂的 MS 培养基上，抗性个体发芽后生长迅速，子叶
正常展开，高度明显比野生型高（图 5，A）。将培养基上的抗性小苗移栽入培养土后，用 15 mg · L-1
的 PPT 溶液处理，结果均能正常生长，而野生型幼苗则迅速变白死亡（图 5，B）。
所获得的转基因 T1 代个体通过上述的除草剂筛选鉴定，相应转基因植株中目的基因插入的拷贝
数得以明确（数据未列出），单拷贝插入的植株自交后获得 T2 代个体，获得相应的纯合体，纯合体
在 10 mg · L-1 PPT 除草剂的 MS 培养基上正常发芽，无死亡个体出现（图 5，C ~ H）。

图 5 转基因芥菜 T1 代种子（A）、T1 代幼苗（B）和 T2 代种子（C ~ H）PPT 抗性分析
Fig. 5 The PPT resistance analysis of T1 transgenic mustard seeds（A），T1 transgenic mustard seedlings（B），
and T2 transgenic mustard seeds（C–H）
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2.3 光照长短对 T1 代 pCABarFLC、pCABarFT、pCABarRbcSFT 转基因芥菜开花时间的影响
在长日照处理条件下，3 种转基因植株中，pCABarFT 植株和 pCABarRbcSF 植株开花时间明显
早于野生型对照，而 pCABarFLC 植株较其推迟开花约 30 d，且不同株系之间开花时间差异较小（表
1）。在长日照条件下，pCABarFT 植株在 8 ~ 9 片叶时抽薹开花，pCABarRbcSFT 植株则在 12 ~ 15
片叶时开花，野生型植株在 17 片叶时开花，而 pCABarFLC 植株在 19 片左右，与对照差异不显著
（表 1）。长日照处理下的 pCABarFLC × pCABarFT 植株平均开花时间为 44.8 d，接近于野生型对照；
pCABarFLC × pCABarRbcSFT 植株开花时间在 52 d 左右，较野生型对照开花时间晚 8 ~ 10 d，杂交
后代开花时间相对 pCABarFLC 植株提前，但开花时的叶片数与之接近（表 1）。
在短日照处理条件下，pCABarFT 植株开花时间较长日照处理无显著性差异；pCABarRbcSFT
植株较长日照处理条件下晚开花 8 ~ 10 d；pCABarFLC 植株较长日照处理条件下晚开花 7 ~ 13 d（表
1）。同时，相对长日照处理，各转基因植株开花时的叶片数变化不明显（表 1）。

表 1 光照长短对转基因芥菜开花时间的影响
Table 1 The effect of daylength on flowering time of transgenic mustard
光照长度 植株类型 平均叶数 平均开花天数 植株总数
Daylength Genotype Average leaves Average days of flowering Number of plants
Wild type（control） 17.0 ± 2.8 cd 43.3 ± 2.4 bcd 39
35S::FT#1 8.5 ± 1.7 a 32.3 ± 2.8 a 28
35S::FT#3 9.1 ± 1.5 a 29.6 ± 3.0 a 31
35S::FT#5 8.3 ± 1.6 a 30.3 ± 2.4 a 16
RbcS::FT#2 12.3 ± 1.7 ab 32.1 ± 2.2 a 19
RbcS::FT#3 14.1 ± 1.3 b 31.8 ± 2.7 a 23
RbcS::FT#4 15.4 ± 1.1 bc 33.3 ± 3.1 a 20
35S::FLC#1 18.9 ± 2.3 cd 60.3 ± 2.5 f 8
35S::FLC#2 21.5 ± 2.5 de 60.7 ± 2.1 f 17
35S::FLC#6 20.4 ± 1.7 de 62.2 ± 2.8 f 22
♀35S::FLC#1 × ♂35S::FT#2 17.3 ± 2.1 cd 42.7 ± 1.8 bc 18
♀35S::FLC#2 × ♂35S::FT#4 21.4 ± 1.6 de 45.2 ± 2.1 cd 11
♀35S::FLC#6 × ♂35S::FT#3 18.9 ± 2.3 cd 46.4 ± 1.5 cd 25
♀35S::FLC#2 × ♂RbcS::FT#4 20.3 ± 1.6 de 51.1 ± 3.3 e 17
♀35S::FLC#1 × ♂RbcS::FT#1 18.4 ± 2.0 cd 53.2 ± 2.7 e 25
长日照
Long days
♀35S::FLC#6 × ♂RbcS::FT#5 23.5 ± 2.8 e 52.7 ± 1.6 e 13
短日照 Wild type（control） 20.2 ± 2.3 de 48.4 ± 1.7 d 44
Short days 35S::FT#1 11.3 ± 1.3 ab 31.2 ± 0.8 a 19
35S::FT#3 10.7 ± 2.1 ab 33.8 ± 1.2 a 21
35S::FT#5 11.8 ± 2.5 ab 34.3 ± 1.1 a 18
RbcS::FT#2 11.2 ± 2.1 ab 39.3 ± 2.6 b 12
RbcS::FT#3 10.8 ± 1.7 ab 42.1 ± 1.8 bc 21
RbcS::FT#4 9.1 ± 1.3 a 41.8 ± 2.1 bc 19
35S::FLC#1 18.2 ± 2.1 cd 68.5 ± 3.3 g 20
35S::FLC#2 21.8 ± 1.5 de 71.0 ± 3.5 g 13
35S::FLC#6 19.4 ± 1.6 cd 69.3 ± 2.7 g 25
注：长日照：16 h 光照/8 h 黑暗；短日照：8 h 光照/16 h 黑暗。新复极差法多重比较，标有相同字母的数值间没有显著差异（P = 0.05）。下同。
Note：Long days：16/8 day/night photoperiods；Short days：8/16 day/night photoperiods. Values followed by the same letters are not significantly
different at P = 0.05，based on Duncan’s Multiple Range Test. The same below.
2.4 低温春化处理对 T1 代 pCABarFLC、pCABarFT 转基因芥菜开花时间的影响
T1 代 pCABarFLC 植株经过 2 周低温春化后移至长日照条件下，开花时间较未经春化处理植株
提前约 17 d，但仍较春化处理后的野生型植株晚开花 5 ~ 9 d，其中 35S::FLC#1 植株晚花达到显著
水平；与此同时，野生型植株春化处理后也较未春化处理开花提前了 4 d 左右。无论是野生型植株，
还是 pCABarFLC 植株，春化处理后植株开花时的叶片数均少于未经春化处理的植株（表 2；图 6）。
pCABarFT 转基因植株中，低温春化处理后开花时的叶片数明显少于非处理植株（表 2），开花时间
较未春化处理植株接近。
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表 2 春化处理对 T1 代 pCABarFLC 和 pCABarFT 转基因芥菜开花的影响
Table 2 The effect of vernalization on flowering time of T1 pCABarFLC and pCABarFT transgenic mustard
春化处理 植株类型 平均叶数 平均开花天数 总株数
Vernalization Genotype Average leaves Average days of flowering Number of plants
Wild type（control） 13.5 ± 2.0 a 42.2 ± 1.7 abc 14
35S::FLC#1 16.5 ± 1.2 ab 51.4 ± 2.1 d 8
35S::FLC#2 14.6 ± 1.4 ab 49.5 ± 1.6 cd 9
35S::FLC#6 15.2 ± 1.1 ab 47.1 ± 1.3 bcd 9
35S:: FT#1 12.3 ± 0.8 a 35.1 ± 1.9 a 13
35S::FT#3 11.7 ± 1.3 a 32.8 ± 2.1 a 8
春化处理
Vernalization
35S::FT#5 10.8 ± 1.1 a 34.5 ± 1.5 a 9
未春化处理 Wild type（control） 19.6 ± 1.4 bc 46.2 ± 2.1 bcd 19
Non-vernalization 35S::FLC#1 24.3 ± 1.3 c 63.2 ± 1.8 e 9
35S::FLC#2 23.7 ± 1.2 c 67.1 ± 1.5 e 7
35S::FLC#6 25.5 ± 1.5 c 68.3 ± 1.7 e 12
35S::FT#1 16.9 ± 1.3 ab 35.8 ± 1.9 a 11
35S::FT#3 17.2 ± 1.4 ab 37.0 ± 2.1 a 8
35S::FT#5 16.8 ± 1.0 ab 38.6 ± 2.4 ab 13

图 6 春化处理（a）与未处理（b）35S::FLC#2 转基因芥菜开花情况
Fig. 6 The effect of vernalization（a）and non-vernalization（b）on the flowering time of 35S::FLC#2 transgenic mustard
2.5 T2 代 pCABarFLC、pCABarFT 转基因芥菜的抗寒性分析
T2 代 pCABarFLC、pCABarFT 以及野生型植株在 23 ℃条件下的发芽情况无明显差异（图 7），
在 4 ℃处理条件下，初期均能正常萌发，但随着低温处理时间的延长，野生型对照以及 pCABarFT
存活率明显低于 pCABarFLC 植株（图 7，图 8）。
图 7 T2 代转基因芥菜种子的萌发成活率 图 8 T2 代转基因芥菜种子在 4 ℃条件下的萌发情况
Fig. 7 The survival rate of T2 transgenic mustard seeds germinated Fig. 8 The germination of T2 transgenic mustard seeds at 4 ℃
7 期 杨海鹏等：超量表达 BoFLC3、AtFT 对芥菜开花期和抗寒性的影响 1285

幼苗低温胁迫后的电导率测定结果显示，4 ℃时野生型对照植株和转基因植株之间电导率值差
异不大，温度降低至 0 ℃时，野生型植株和 pCABarFT 植株出现电导率的急剧上升，达到到 65.2%
左右，相应的 pCABarFLC 植株平均电导率仅为 33.8%；温度降低到–4 ℃时，pCABarFT 植株平均
电导率达到 89.6%，与野生型植株之间无明显差异，而 pCABarFLC 植株平均电导率为 76.8%，仍低
于野生型和 pCABarFT 植株；当温度降到﹣6 ℃时，pCABarFLC、pCABarFT 以及野生型植株电导
率均升至最高点，显示–6 ℃的低温已经对各植株细胞造成严重伤害，不同植株之间伤害电导率已
经无明显差异（图 9）。

图 9 T2 代幼苗不同温度胁迫下的相对电导率分析
Fig. 9 The leakage analysis of T2 transgenic mustard seedlings after low temperature stressed
3 讨论
3.1 BoFLC3 和 AtFT 转基因芥菜开花时间与日照长短的关系
与其它植物上的结果类似，在芥菜中超量表达来自甘蓝的 BoFLC3 基因后大幅度推迟了开花时
间，而超量表达来自拟南芥的 AtFT 基因后导致芥菜开花时间大幅度提前。同时，日照长短对
pCABarFLC 以及 pCABarRbcSFT 转基因植株开花时间有明显的影响，长日照处理条件下相对短日
照处理会促进开花。植物开花途径中，长日照条件下的 CO 基因表达会提高并促进下游开花促进基
因 FT、SOC1 基因表达水平的上调（Hepworth et al.，2002；Wigge et al.，2005）。因此，长日照条
件下导致更多开花促进物质 FT、SOC1 积累可能是引起开花时间提前的原因。但为确证该推论，检
测长短日照处理下这些物质的积累水平是必要的，发现 pCABarFT 转基因植株的开花时间不受日照
长短的影响（表 1）。在本研究中还发现，pCABarRbcSFT 植株的开花时间明显晚于 pCABarFT 植株。
FT 蛋白是在叶片合成后通过韧皮部转运到顶端分生组织（Mathieu et al.，2007），虽然 RbcS 启动子
在叶片等绿色组织中具有高效的表达能力，但在苜蓿上的研究结果显示，无论在植株幼叶、老叶中
RbcS 启动子驱动下游基因的表达水平均低于 35S 启动子（Samac et al.，2004），加上 pCABarFT 中
的 AtFT 基因是在 Double-35S 启动子下超量表达，因此，这可能是两者开花时间出现差异的原因。
3.2 BoFLC3 和 AtFT 共表达对芥菜开花时间的影响
植物开花信号整合途径中，SOC1基因位于FLC和FT基因下游，其中 FLC蛋白通过作用于 SOC1
基因启动子以及 FT 基因第一内含子抑制其表达（Searle et al.，2006）。目前就 FT 基因是如何调控
SOC1 基因表达的机制仍不清楚，但有证据显示 SOC1 基因的表达受到 FT 基因的正调控，超表达
FT 基因后将导致 SOC1 基因表达上调，而在拟南芥 ft 突变体中，SOC1 基因表达出现下调 （Moon et
1286 园 艺 学 报 40 卷

al.，2005；Yoo et al.，2005）。因此，FLC 和 FT 对开花时间的调控均通过 SOC1 的表达调控得以实
现，这可以解释本研究中 BoFLC3 和 AtFT 基因在 35S 启动子的驱动下超量表达后分别推迟开花和提
前开花，但二者共表达的杂交后代开花时间（约 43 ~ 46 d）接近于野生型植株开花时间（43 d）的
现象。同时，由于 RbcS 启动子驱动下的 AtFT 基因表达量低于 35S 启动子，pCABarFLC ×
pCABarRbcSFT 植株中表达积累的 BoFLC3 蛋白多于 AtFT 蛋白，因此其开花时间（51 ~ 53 d）仍晚
于野生型植株，但早于对应的 pCABarFLC 转基因植株（表 1）。
3.3 低温处理影响 BoFLC3 转基因芥菜开花时间
研究显示，低温春化处理促进二年生植物抽薹开花是由于在低温春化过程中，FLC 启动子以及
第一内含子区域组蛋白 H3K27me3 发生甲基化而抑制 FLC 的转录而导致植物开花（Finnegan et al.，
2007；Buzas et al.，2011）。在本研究中，pCABarFLC 转基因植株低温春化处理两周后，相对未春化
处理对照，出现较为明显的花期提前现象，而野生型植株也表现出类似的现象（表 2），该现象的出
现可能与低温春化处理对内源 FLC 的表达调控有关系。在白菜中的研究也发现，超量表达 FLC 基
因的白菜春化处理会促进开花并伴随转基因植株中 AGL20 基因表达水平的明显上升（Kim et al.，
2007），而 AGL20 基因被认为参与了植物开花过程中包括春化途径、自主途径以及光周期途径的调
控（Lee et al.，2000）。然而，低温春化处理对 pCABarFT 植株开花时间却无明显影响。上述结果表
明，为发现 FLC 和 FT 基因表达影响植物开花时间早晚的内在原因，在 FLC、FT、SOC1 等基因突
变背景下超量表达 FLC 和 FT 基因将有助于该问题的解决。
3.4 FLC 基因表达与植物抗寒性的关系
Seo 等（2009）以及 Diallo 等（2010）报道，FLC 表达的上调与植物冷诱导相关基因 CBFs、
COR 的上调表达相关联，显示出植物晚开花现象与植物耐寒性有关。而本研究中在芥菜中超量表达
BoFLC3 基因后，除了出现预期的晚花现象外，植株的耐寒能力也得到明显的增强（图 7，图 8，图
9），表明 FLC 确实参与了植物的抗寒途径。然而，目前就植物开花途径与抗寒途径之间的联系机
制并不清楚。尽管已有的一些研究结果发现冷诱导基因的表达可能依赖于 SOC1 途径，因为 SOC1
的过表达会降低 CBFs 以及 COR 抗寒相关因子的表达（Seo et al.，2009），但本研究中超量表达 SOC1
上游的 FT 基因时，植株的抗寒性未受影响，显示 FT 基因并未参与植物抗寒途径，同时也显示 FLC
参与植物的抗寒性并不是简单地依赖于 SOC1 途径。
3.5 FLC 过量表达与植物花器官形态及育性之间的关系
FLC 与 SOC1、SVP、AGL24、SEP3 等基因一起参与花器官形态结构以及植物育性的调控（Deng
et al.，2011；Liu et al.，2012）。Tadege 等（2001）的研究发现 FLC 过量表达导致部分植物在形态
和生殖方面出现缺陷，如雄蕊变短、畸形、花粉减少、心皮变大等。在本研究中，部分 pCABarFLC
转基因植株中也出现明显的死蕾现象（图 3，B），但随后的 RT-PCR 分析显示花序死蕾现象与 FLC
的过量表达无直接联系（图 4）。因此，就 FLC 表达如何调控植物花器官形态结构以及育性仍需要
进一步的研究。

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关于申报 2013 年度“华耐园艺科技奖”的通知

为了加快园艺科技的发展，促进科研与生产的紧密衔接，中国园艺学会和北京华耐农业发展有限公司联合设立
“华耐园艺科技奖”，由中国园艺学会具体承办。
华耐园艺科技奖是经科技部国家科学技术奖励工作办公室批准设立的面向全国园艺领域做出突出贡献的团队和
个人进行奖励。2013 年度评选工作开始申报，奖励名额 8 个（蔬菜、果树专业各 3 个，西瓜甜瓜和观赏园艺植物专
业各 1 个，可空缺），奖金 5 万元，奖励不分等次。现将有关事宜通知如下：
一 申报条件：
申报工作按照华耐园艺科技奖管理办法（http：//cshs. org. cn）的规定进行，并符合下列条件：
1. 填写申请表的科技成果时间是从 2008 年 1 月 1 日至 2012 年 12 月 31 日 5 年内在蔬菜、果树、西甜瓜及观赏
园艺植物 4 个专业的种质资源、育种、生物技术、栽培、产品贮藏加工等学科在科学研究、技术推广中取得突出成
绩的研究团队或个人均可自愿申报。
2. 申请表中涉及的科技成果不存在成果权属、完成单位和完成人的争议。
二 申报要求：
1. 请认真填写统一格式的中国园艺学会华耐园艺科技奖申请表（http：//cshs.org.cn），申请表及附件应当完整、
真实、准确和可靠。
2. 申请表的科技成果包括获奖成果、鉴定成果、审定（认定）鉴定新品种、授权专利和新品种权、新产品证书、
重要著作和学术论文等。
3. 发表的论文、著作只限第一作者或第一通讯作者，附件中代表性论文最多不超过 20 篇。
4. 为保证材料的完整性，请将申请表第九项附件的复印件与申请表合并装订成册。
5. 在申请表的指定位置请单位领导签字并加盖单位公章。
6. 将申请表的纸质材料一式两份，电子版刻录光盘材料 1 份，一并邮寄至中国园艺学会办公室。邮件封面注明
“华耐园艺科技奖申报材料”字样。
7. 申报截止时间 2013 年 7 月 31 日止（以邮戳为准），过期不予受理。
三 联系方式：
受理单位：中国园艺学会华耐园艺科技奖办公室
联系人：蒋淑芝（电 话：010-82109526）；张 彦（电 话：010-82109528）
通讯地址：北京中关村南大街 12 号 中国农业科学院蔬菜花卉研究所；邮编：100081
E-mail：cshs@caas.cn；网址：http：//cshs.org.cn
中国园艺学会 2013 年 5 月 6 日