全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(5): 848−854 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30671261)和国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAD02A07-4)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 尹钧, E-mail: xmzxyj@126.com ** 共同第一作者
Received(收稿日期): 2008-09-11; Accepted(接受日期): 2009-02-14.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00848
郑麦 9023春化基因 VRN-1的组成及表达
袁秀云 1,2 李永春 1,** 孟凡荣 3 闫延涛 1 尹 钧 1,*
1 河南农业大学国家小麦工程技术研究中心, 河南郑州 450002; 2 郑州师范高等专科学校, 河南郑州 450044; 3 河南农业大学生命科学
学院, 河南郑州 450002
摘 要: 以郑麦 9023叶片为材料, 利用序列特异性 PCR扩增技术克隆了春化基因 VRN-1, 并通过 0~2℃冰箱模拟春
化处理 0、10、20和 30 d, 对该基因在一叶期至九叶期叶片中的表达进行了分析。PCR分析表明, VRN-1基因在郑麦
9023的A和D基因组中均为隐性, 在B基因组中为显性, 基因等位类型为 vrnA1VrnB1vrnD1。在克隆 VRN-A1、VRN-B1
和 VRN-D1基因序列的基础上, 设计了 3个等位基因的特异引物, 并利用该特异引物进行半定量 RT-PCR分析。结果
显示, 在未经春化处理的条件下, 一叶期未检测到 VRN-A1 和 VRN-D1 表达, 而 VRN-B1 已有较低水平的表达; 从三
叶期开始, 3个等位基因都有较高水平的表达, 并一直持续至开花期。在春化处理 10、20和 30 d条件下, VRN-1的 3
个等位基因在一叶期就出现较高水平的表达, 并保持至开花期。
关键词: 郑麦 9023; 春化基因 VRN-1; 基因克隆; 半定量 RT-PCR
Allelic Composition and Expression of Vernalization Gene VRN-1 in Wheat
Cultivar Zhengmai 9023
YUAN Xiu-Yun1,2, LI Yong-Chun1,**, MENG Fan-Rong3, YAN Yan-Tao1, and YIN Jun1,*
1 National Engineering Research Center for Wheat, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2 Zhengzhou Normal College, Zheng-
zhou 450044, China; 3 College of Life Science; Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Zhengmai 9023 is an elite winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivar grown in a large scale in China, and often in-
jured by coldness when it easily starts reproductive growth before winter because of its weak vernalization characteristic. Vernali-
zation gene VRN-1 is one of the key genes controlling the conversion from vegetative growth to reproductive growth in wheat. To
explore the regulation mechanism of vernalization in Zhengmai 9023, the VRN-1 gene was cloned from leaf tissues using
gene-specific PCR amplification technique, and its expressions were analyzed under simulated vernalization at 0–2°C for 0, 10, 20,
and 30 d. The gene-specific primers were designed for semiquantitative PCR analysis based on the sequences of the VRN-A1,
VRN-B1, and VRN-D1, which were cloned from Zhengmai 9023. The results showed that the genotype of VRN-1 was
vrnA1VrnB1vrnD1 with the unique dominant allele in B genome of Zhengmai 9023. Under the treatment of 0 d vernalization, the
expressions of VRN-A1 and VRN-D1 were not detected at one-leaf stage, whereas VRN-B1 expressed at a low level and the ex-
pressions of the three VRN-1 alleles were all at relatively high levels from three-leaf stage to flowering stage. However, under the
treatments with 10 to 30 d vernalizaion, the three alleles of VRN-1 gene showed high-level expressions throughout the period from
one-leaf to flowering stages.
Keywords: Zhengmai 9023; Vernalization gene VRN-1; Gene cloning; Semiquantitative RT-PCR
春化特性是小麦品种的重要性状, 直接决定小
麦品种的引种、用种及栽培措施。2003年, Yan等[1]
首次通过图位克隆的方法分离了春化基因 VRN-1。
该基因的编码蛋白为 MADS 类转录因子, 是促进小
麦由营养生长向生殖生长转变的关键因子之一[1-2]。
春化基因 VRN-1 在普通小麦(六倍体)中存在 3 个等
位基因, 即 VRN-A1、VRN-B1和 VRN-D1, 分别位于
5A、5B和 5D染色体长臂[3-7], 当这 3个等位基因中
的任何一个为显性时, 对应品种即表现为春性, 而 3
个等位基因全部为隐性时则表现为冬性 [8]。
Loukoianova 等[9]研究表明, 3 个显性 VRN-1 等位基
因对小麦春性的决定作用不同, 以 VRN-A1 为最强,
第 5期 袁秀云等: 郑麦 9023春化基因 VRN-1的组成及表达 849


其次是另两个。进一步研究发现, 春化基因 VRN-A1
在冬、春性小麦品种间的差异主要在启动子或第一
内含子区域, 这些差异是决定春化基因 VRN-A1 显
隐性的分子基础[10-11]。在春性品种中, 显性 VRN-1
基因的第一内含子往往有大片段的缺失, 这是决定
品种春化特性的重要调控区域之一, 其等位类型分
别为 Vrn-A1c、Vrn-B1 和 Vrn-D1[11]。郑麦 9023 是
当前生产中大面积推广应用的优质强筋小麦, 其抗
倒性强, 丰产性好。研究显示, 该品种为春性品种[12],
关于该品种春化基因 VRN-1的序列特征及其在不同
的春化处理条件下的表达特性目前仍不清楚。本研
究系统分析了郑麦 9023 在不同春化处理条件下的
发育进程、春化基因 VRN-1的显隐性组成、序列特
征及其在发育过程中的表达动态, 旨在为深入探讨
该品种的春化作用分子调控机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料处理
将郑麦 9023 种子用 70%酒精浸泡 30 s, 再经
0.1%氯化汞消毒处理 7 min, 无菌水冲洗并于 25℃
浸泡 12 h, 萌动后置 0~2℃冰箱进行春化处理。春化
处理 0、10、20 和 30 d 后, 分别播种于温室中, 温
度保持在 13~26℃。从出苗开始每 2 d取样用解剖镜
观察幼穗分化情况, 记录幼穗发育进程。并分别于
小麦 1 叶、3 叶、5 叶、7 叶和 8 叶(或 9 叶)时剪取
叶片, 迅速用液氮冷冻后于−80℃保存备用。
1.2 VRN-1的基因组成分析
取未春化处理的三叶期小麦叶片, 采用 CTAB
法[13]提取基因组 DNA。根据 Yan 等[11]和 Fu 等[12]
的报道设计 VRN-1 的特异引物 , 其序列依次为
VRN1AF: 5′-GAA AGG AAA AAT TCT GCT CG-3′,
VRN1R: 5′-TGC ACC TTC CC(C/G) CGC CCC
AT-3′; Intr1/A/F2: 5′-AGC CTC CAC GGT TTG AAA
GTA A-3′, Intr1/A/R3: 5′-AAG TAA GAC AAC ACG
AAT GTG AGA-3′; Intr1/C/F: 5′-GCA CTC CTA ACC
CAC TAA CC-3′, Intr1/AB/R: 5′-TCA TCC ATC ATC
AAG GCA AA-3′; Intr1/B/F: 5′-CAA GTG GAA CGG
TTA GGA CA-3′, Intr1/B/R3: 5′-CTC ATG CCA AAA
ATT GAA GAT GA-3′; Intr1/B/F: 5′-CAA GTG GAA
CGG TTA GGA CA-3′, Intr1/B/R4: 5′-CAA ATG AAA
AGG AAT GAG AGC A-3′; Intr1/D/F: 5′-GTT GTC
TGC CTC ATC AAA TCC-3′, Intr1/D/R3: 5′-GGT
CAC TGG TGG TCT GTG C-3′; Intr1/D/F: 5′-GTT
GTC TGC CTC ATC AAA TCC-3′, Intr1/D/R4:
5′-AAA TGA AAA GGA ACG AGA GCG-3′。
引物 VRN1AF 和 VRN1R 用于分析 A 基因组
VRN-1 基因的启动子区的等位差异, 如果扩增产物
约为 750 bp和 650 bp, 则 VRN-A1位点为显性(即基
因型为 Vrn-A1a); 若扩增产物约为 480 bp, 则
VRN-A1 位点为 Vrn-A1b; 若扩增产物只检测到一条
约 500 bp 的条带时, VRN-A1 位点为隐性(即基因型
为 vrn-A1)[10]。引物 Intr1/A/F2和 Intr1/A/R3可以特
异检测 VRN-A1 第一内含子区域有大片段缺失, 若
扩增产物为 1 170 bp, 则缺失存在, 该基因等位类型
为 Vrn-A1c; 引物 Intr1/C/F 和 Intr1/AB/R 用于特异
检测 VRN-A1 第一内含子区域无大片段缺失, 若扩
增产物为 1 068 bp, 则表明无缺失存在, 该基因为隐
性等位类型 vrn-A1。引物 Intr1/B/F和 Intr1/B/R3 用
于特异检测 VRN-B1 第一内含子区域有大片段缺失,
若扩增产物为 709 bp, 则缺失存在, VRN-B1位点为
显性 Vrn-B1; Intr1/B/F 和 Intr1/B/R4 可特异检测
VRN-B1第一内含子区域无大片段的缺失, 若扩增产
物为 1 149 bp, 则缺失不存在, VRN-B1位点为隐性
vrn-B1。引物 Intr1/D/F 和 Intr1/D/R3 可以特异检测
VRN-D1 第一内含子区域有大片段的缺失, 预期扩
增产物为 1 670 bp, VRN-D1 位点为显性 Vrn-D1,
Intr1/D/F 和 Intr1/D/R4 可特异检测 VRN-D1 第一内
含子区域无大片段的缺失, 预期扩增产物为 997 bp,
VRN-D1位点为隐性 vrn-D1[11]。
1.3 VRN-1 cDNA片段的克隆
用 Trizol试剂(Invitroigen公司)提取小麦叶片总
RNA, 具体方法参照试剂盒说明。用琼脂糖凝胶电
泳鉴定 RNA 的完整性; 用 DU800 核酸蛋白分析仪
(美国 Beckman公司)测定其 A260、A280值, 计算 RNA
浓度和纯度。用 M-MLV 反转录酶(TaKaRa 公司)合
成 cDNA第一链, 具体方法参照试剂盒说明书。
根据春化基因 VRN-1的已知序列信息(GenBank
登录号为 AY188331、AY747600、AY747604 和
AY747606)设计 1对通用引物 VRN1-1(5-GTC CTC
ACC CAA CCA CCT GA-3)和 VRN1-2(5-TGG CCG
GTG CAA CTT GTT A-3)用于 VRN-1 cDNA片段的
克隆。PCR扩增体系为 20 μL, 含 10×buffer 2 μL, Taq
DNA聚合酶 1 U, 4种 dNTP各 150 μmol L−1, 每条引
物 0.5 μmol L−1, cDNA模板 1~2 μg。PCR扩增程序
为 95℃变性 5 min; 95℃ 50 s, 56℃ 1 min, 72℃ 1.5
min, 35个循环; 72℃延伸 10 min。
利用引物 VRN1-1和 VRN1-2, 以未春化处理五
叶期的小麦叶片 cDNA为模板进行目的基因的扩增;
扩增产物经琼脂糖凝胶分离并回收后 , 连接到
850 作 物 学 报 第 35卷

pBS-T(北京 TianGen 公司)中并转化大肠杆菌 DH5α
感受态细胞; 挑选抗性克隆在含有氨苄青霉素的 LB
培养基中正常培养后, 选择经 PCR 鉴定的阳性重组
克隆送北京博尚生物技术有限公司测序分析。
1.4 VRN-1基因的表达特性
依据测序和比对分析结果, 设计针对 VRN-A1、
VRN-B1和 VRN-D1序列的特异性引物用于分析郑麦
9023 中 VRN-1 等位基因的表达特性。引物序列为
RTV-A1F： 5′-CCA CCG AGT CAT GTA TGG
ACA-3′, RTV-A1R：5′-GAG CTG GTT TGA GGC
TGA GTT-3′; RTV-B1F：5′-ACC GAG TCA TGT
ATG GAC AAA AT-3′, RTV-B1R：5′-TCC TCT GCC
CTC TCT CCT GA-3′; RTV-D1F：5′-CTG AAG GCG
AAG GTT GAG ACA-3′, RTV-D1R：5′-CGC TGG
ATG AAT GCT GGT AGC-3′; 以 Actin基因为内标,
引物序列为 TaAc-1：5′-GTT CCA ATC TAT GAG
GGA TAC ACG C-3′, TaAc-2：5′-GAA CCT CCA
CTG AGA ACA ACA TTA CC-3′。
RT-PCR 体系为 10 μL, 总体积中含 10×buffer
1 μL, Taq DNA聚合酶 0.5 U, 4种dNTP各 75 μmol L−1,
每条引物 0.25 μmol L−1, cDNA模板 1 μg。PCR程序
为 94℃变性 5 min; 94℃ 变性 50 s; 退火 55~61℃
50 s, 72℃延伸 50 s, 28个循环; 72℃终延伸 5 min。
所用 PCR试剂及 DNA聚合酶购自 TaKaRa公司。
2 结果与分析
2.1 不同低温处理对郑麦 9023发育进程的影响
在未经春化、春化 10 d、春化 20 d和春化 30 d
的处理中, 郑麦 9023的苗穗期分别为 55、53、51和
49 d, 出苗至二棱期的天数分别为 24.5、25.0、22.5
和 21.5 d (表 1)。可见, 春化处理可以加快郑麦 9023
的发育进程, 随着春化时间的延长, 苗穗期及出苗
至幼穗分化二棱期的天数均明显缩短。
一叶期和二叶期在 4 种春化处理条件下幼穗均
处于圆锥期; 三叶期在未春化和春化 10 d 条件下,
幼穗为伸长期, 而在春化 20 d和 30 d条件下为单棱
期, 说明 20 d和 30 d的低温春化处理可有效加快郑
麦 9023 的幼穗分化起始; 在 4 种春化处理条件下,
四叶期均为二棱期; 五叶期和六叶期为小花分化期;
在七叶期, 未经春化处理及春化 10 d时为小花分化
期, 而春化处理 20 d和 30 d时为雌雄蕊分化期; 八
叶期在未经春化和春化 10 d的条件下为雌雄蕊分化
期, 而在春化 20 d和 30 d时, 八叶期为药隔分化期;
九叶期在未经春化和春化 10 d条件下出现抽穗, 而
春化处理 20 d 和 30 d 条件下, 八叶期出现抽穗(表
2)。试验结果表明, 春化处理加速了幼穗分化的进程。

表 1 春化处理对郑麦 9023发育进程的影响
Table 1 Effects of vernalization treatment on developmental process in Zhengmai 9023
春化处理
Treatment of vernalization
苗穗期
Seedling to heading (d)
出苗至二棱期
Seedling-double ridge period (d)
春化 0 d Vernalization for 0 d 55.0 24.5
春化 10 d Vernalization for 10 d 53.0 25.0
春化 20 d Vernalization for 20 d 51.0 22.5
春化 30 d Vernalization for 30 d 49.0 21.5
平均 Average 51.6 23.4
变异系数 CV (%) 4.9 7.1

表 2 不同低温春化条件下叶龄与幼穗分化的关系
Table 2 Relationship between leaf age and spike differentiation under different vernalization treatments
春化处理
Treatment of vernalization
一叶期
One-leaf
stage
二叶期
Two-leaf
stage
三叶期
Three-leaf
stage
四叶期
Four-leaf
stage
五叶期
Five-leaf
stage
六叶期
Six-leaf
stage
七叶期
Seven-leaf
stage
八叶期
Eight-leaf
stage
九叶期
Nine-leaf
stage
春化 0 d Vernalization for 0 d CS CS ES DR FD FD FD SPD AD
春化 10 d Vernalization for 10 d CS CS ES DR FD FD FD SPD AD
春化 20 d Vernalization for 20 d CS CS SR DR FD FD SPD AD
春化 30 d Vernalization for 30 d CS CS SR DR FD FD SPD AD
CS: 圆锥期; ES: 伸长期; SR: 单棱期; DR: 二棱期; FD: 小花分化期; SPD: 雌雄蕊分化期; AD: 药隔分化期。
CS: conus stage; ES: elongation stage; SR: single ridge; DR: double ridge; FD: floret differentiation; SPD: stamen and pistil
differentiation; AD: anther differentiation.

第 5期 袁秀云等: 郑麦 9023春化基因 VRN-1的组成及表达 851


2.2 郑麦 9023中 VRN-1基因的显隐性组成分析
采用引物 VRN1AF和 VRN1R对郑麦 9023的基
因组DNA进行特异性扩增, 可以产生 500 bp的片段,
推断其 VRN-A1 基因的启动子区没有插入或缺失,
其 VRN-A1 基因的基因型不是 Vrn-A1a 或 Vrn-A1b
基因类型(图 1-A)。引物 Intr1/A/F2和 Intr1/A/R3的
特异扩增也没有预期 1 170 bp 的片段, 说明其第 1
内含子也没有大片段的缺失, 也就是说郑麦 9023的
VRN-A1 的基因型不是 Vrn-A1c。为了进一步验证
VRN-A1 的第一内含子没有大片段的缺失 , 采用
Intr1/C/F 和 Intr1/AB/R 这对引物对其进行分析, 产
生了预期 1 068 bp的片段, 由此推断其基因型为隐
性 vrn-A1(图 1-B)。



图 1 郑麦 9023 中春化基因 VRN-1在启动子区域(A)及
VRN-A1(B)、VRN-B1(C)和 VRN-D1(D)第 1内含子区域的等位组成
Fig. 1 Allelic composition of vernalization gene VRN-1 at
promoter region (A) and the first intron regions of VRN-A1(B),
VRN-B1(C), and VRN-D1(D) in Zhengmai 9023
M: 1000 bp DNA ladder; 1: 引物 VRN1AF和 VRN1R; 2: 引物
Intr1/C/F和 Intr1/AB/R; 3: 引物 Intr1/B/F和 Intr1/B/R3; 4: 引物
Intr1/D/F和 Intr1/D/R4。
M: 1000 bp DNA ladder; 1: VRN1AF and VRN1R primer pair; 2:
Intr1/C/F and Intr1/AB/R primer pair; 3: Intr1/B/F and Intr1/B/R3
primer pair; 4: Intr1/D/F and Intr1/D/R4 primer pair.

引物 Intr1/B/F和 Intr1/B/R3为显性 Vrn-B1的特
异分子标记, 其扩增结果显示产生了 709 bp的片段
(图 1-C), 说明在 B基因组 VRN-B1的第 1内含子有
大片段的缺失。反之, 如果 VRN-B1的第一内含子区
域 不 存 在 大 片 段 的 缺 失 , 引 物 Intr1/B/F 和
Intr1/B/R4的预期扩增产物为 1 149 bp。而此引物的
扩增却没有产生 1 149 bp的片段, 说明在 B基因组,
VRN-1 基因的第 1 内含子有大片段的缺失, 由此推
断, 郑麦 9023的 VRN-B1为显性类型(即 Vrn-B1)。
对于 D 基因组来说, 引物 Intr1/D/F 和 Intr1/D/
R3的特异扩增产物是 1 670 bp时, 说明 VRN-D1的
第一内含子区域有大片段的缺失, 基因型是 Vrn-D1。
当 VRN-D1 的第一内含子区域没有大片段的缺失时,
Intr1/D/F 和 Intr1/D/R4 作为隐性的特异引物标记,
可以特别产生 997 bp 的产物[11]。图 1-D 显示引物
Intr1/D/F 和 Intr1/D/R4 有 997 bp 的预期扩增产物,
而引物 Intr1/D/F和 Intr1/D/R3没有 1 670 bp的片段,
说明 VRN-D1 的第 1 内含子没有缺失, 其 VRN-D1
基因类型为隐性 vrn-D1。
2.3 VRN-1的克隆与序列分析
利用 VRN1-1/2 引物进行 RT-PCR, 产物约为
923 bp, 与预期结果一致。测序结果显示, 克隆产物
为 3 种类型核酸序列的混合物 , 均为 923 bp, 经
BLAST分析, 3个序列均为小麦 MADS类转录因子,
分别为 VRN-A1、VRN-B1和 VRN-D1, 其序列比对结
果见图 2。
2.4 VRN-1的表达特性分析
利用 VRN-1特异性引物进行的 RT-PCR分析表
明：未经春化处理的条件下, VRN-A1在一叶期未检
测到表达, 而在三叶期的表达水平较高, 并一直持
续到开花期; 在春化处理 10 d条件下, VRN-A1在一
叶期的表达水平较低, 之后表达逐渐增强; 而在春
化处理 20 d和 30 d时, VRN-A1在一叶期就有较高水
平的表达, 直至开花期(图 3)。显然, VRN-A1基因的
表达受低温春化处理的诱导, 这可能与 VRN-1 在郑
麦 9023的 A基因组中为隐性(vrn-A1)有关。
VRN-B1 的表达在未经春化处理条件下与
VRN-A1 的表达不同, VRN-B1 在一叶期有低水平的
表达, 三叶期表达水平明显增高, 一直持续至抽穗
开花期; 在春化 10、20 和 30 d 的条件下, VRN-B1
的表达与 VRN-A1 相同条件下的表达趋势相同(图
4)。VRN-D1 的表达趋势在 4 种春化处理条件下与
VRN-A1 的相同(图 5)。在未春化处理下 VRN-B1 在
一叶期的表达可能与郑麦 9023的 VRN-B1为显性有
关, VRN-D1 在此条件下的一叶期未检测到表达与
VRN-D1为隐性有关。
从 VRN-A1 、VRN-B1和 VRN-D1的表达特性来
看, 低温春化处理对这 3 个基因的表达都有促进作
用, 在三叶期后 3 个基因均具有较强的表达, 并一直
持续到开花期; VRN-1 的起始表达与幼穗分化的启
动并不同步。在 10、20和 30 d春化处理条件下, VRN-
1 的 3 个等位基因在一叶期开始表达, 其幼穗发育仍
处于圆锥期, 三叶期为伸长期或单棱期, 意味着幼
穗分化已经启动 , 四叶期为二棱期 , 表明春化效
852 作 物 学 报 第 35卷



图 2 郑麦 9023春化基因 VRN-A1、VRN-B1和 VRN-D1的核酸序列比对
Fig. 2 Alignment of nucleotide sequences of VRN-A1, VRN-B1, and VRN-D1 in Zhengmai 9023
VRN-A1、VRN-B1和 VRN-D1的 PCR半定量引物以黑框标出。
Semi-quantitative PCR primers of VRN-A1, VRN-B1, and VRN-D1 are shown with black boxes.



图 3 不同春化处理条件下 VRN-A1的表达特性
Fig. 3 Expression characteristics of VRN-A1 gene under
different vernalization treatments
1: 一叶期; 2: 三叶期: 3: 五叶期; 4: 七叶期; 5: 药隔分化期;
6: 四分体时期; 7: 开花期。
1: one-leaf stage; 2: three-leaf stage; 3: five-leaf stage; 4: seven-leaf stage;
5: anther differentiational stage; 6: tetrad stage; 7: flowering stage.


图 4 不同春化处理条件下 VRN-B1的表达特性
Fig. 4 Expression characteristics of VRN-B1 gene under
different vernalization treatments
1: 一叶期; 2: 三叶期: 3: 五叶期; 4: 七叶期; 5: 药隔分化期;
6: 四分体时期; 7: 开花期。
1: one-leaf stage; 2: three-leaf stage; 3: five-leaf stage; 4: seven-leaf stage;
5: anther differentiational stage; 6: tetrad stage; 7: flowering stage.
第 5期 袁秀云等: 郑麦 9023春化基因 VRN-1的组成及表达 853




图 5 不同春化处理条件下 VRN-D1的表达特性
Fig. 5 Expression characteristics of VRN-D1 gene under
different vernalization treatments
1: 一叶期; 2: 三叶期: 3: 五叶期; 4: 七叶期; 5: 药隔分化期;
6: 四分体时期; 7: 开花期。
1: one-leaf stage; 2: three-leaf stage; 3: five-leaf stage; 4: seven-leaf stage;
5: anther differentiational stage; 6: tetrad stage; 7: flowering stage.

应已经结束[14], 可见, 幼穗分化启动比 VRN-1 的起
始表达稍微滞后, 在春化效应结束前, 春化基因需
要大量的表达调控, 积累足够的调控物质, 才能最
终达到完成春化过程。
3 讨论
本研究发现春化处理对郑麦 9023 苗穗期和出
苗至二棱期天数有一定的影响, 但二者的变异系数
分别为 4.9%和 7.1%, 都在 10%以下。依据苗果园
等[15]的判断标准, 郑麦 9023 属于春化作用弱敏感
型。郑麦 9023的 VRN-1基因型为 vrnA1VrnB1vrnD1,
其弱春性主要由显性 Vrn-B1决定。张晓科等[16]利用
STS 标记检测 VRN-A1 在中国小麦品种中的分布情
况, 发现郑麦 9023 的 VRN-A1 为显性位点。不过,
STS 标记是基于 VRN-A1 基因在不同品种间的单核
苷酸差异设计的, 并没有考虑到该基因在 A、B和 D
基因组中的等位差异。本文中利用启动子区和第一
内含子区的特异差异分析显示, 郑麦 9023 中 VRN-
A1为隐性位点, 这与 Zhang等[17]的研究结果一致。显
性 Vrn-A1、Vrn-B1和 Vrn-D1对低温春化不敏感, 基
因效应具有 Vrn-A1>Vrn-B1>Vrn-D1的趋势[9]。在郑
麦 9023中Vrn-B1为显性, 所以对低温春化的要求不
高, 冬前低温很容易满足其对低温春化的要求, 如
果播期和管理不当, 很容易形成冬前旺苗, 导致冻害。
植物春化过程涉及到多个相关基因的表达调控
和互作[18]。Dubcovsky 等[19]和 Yan 等[10]认为, 小麦
VRN-1 的启动子区或第一内含子区域为该基因表达
的调控区域 , 可能存在某些开花抑制子的识别位
点。例如, VRN2 是一个开花抑制因子, 其主要功能
是抑制 VRN-1 基因的表达, 初步推断开花抑制子可
以直接或间接地作用于这些区域抑制开花 [20]。
VRN-1 能以春化处理方法诱导表达, 而 VRN2 则可
受春化处理和短日照所抑制[11], 低温春化后, VRN2
的抑制作用被解除, 而 VRN-1 则可受诱导表达而促
进开花。在大麦中, PPD-H1基因也参与幼穗分化过
程, 当HvVRN2缺失时, 只有在显性 PPD-H1存在的
前提下才会表现为促进开花, VRN-1的表达量高; 而
在隐性 ppd-H1 存在的条件下, VRN2 的缺失并不会
导致幼穗分化提前 [22]; 另外, 在小麦和大麦中有一
个 VRN3 基因(即 FT), 受长日诱导促进开花 [21]。
HvFT1 的表达不受低温诱导, 而受长日照诱导, 在
显性 PPD-H1 存在条件下 , HvFT1 表达量最高 ;
HvFT1 与 HvVRN-1 的表达有相同趋势; HvVRN2、
HvFT1、PPD-H1 对 HvVRN-1 的作用是低温春化和
光周期同时影响的结果[22]。可见, 在小麦从营养生
长向生殖生长转变的调控途径中, 还有大量的调控
基因参与。系统分析低温春化、光周期等环境因素
对小麦发育特性的影响及相关基因的分离、克隆和
功能研究将进一步加深对春化作用分子机理的理解,
这也是未来几年内小麦春化相关领域的研究重点。
4 结论
郑麦 9023为弱春性品种, 春化基因 VRN-1的等
位类型为 vrnA1VrnB1vrnD1, VRN-A1 和 VRN-D1 的
表达受低温春化处理的诱导, 而 VRN-B1 的表达对
低温春化处理敏感性较低, 这是决定郑麦 9023弱春
性发育特性的关键内因。
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