馮延芝 ，李芳東 ，王 璐 ，魏琦琦 ，何 瀟 ，趙 廣 ，張 悅 ，傅建敏

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)林研究開(kāi)發(fā)中心，河南 鄭州 450003；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

LEAFY同源基因系統(tǒng)進(jìn)化及研究進(jìn)展

馮延芝1,2，李芳東1，王 璐1，魏琦琦2，何 瀟2，趙 廣2，張 悅1，傅建敏1

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)林研究開(kāi)發(fā)中心，河南 鄭州 450003；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

LEAFY（簡(jiǎn)稱LFY）同源基因是一個(gè)調(diào)控植物花分生組織和花器官形成的特征基因，它是啟動(dòng)開(kāi)花的樞紐，而且還可防止花分生組織的逆轉(zhuǎn)。本文分別利用軟件Vector NTI software（Invitrogen）和MEGA5.1對(duì)36種植物L(fēng)FY基因編碼的氨基酸序列特征、系統(tǒng)進(jìn)化等進(jìn)行分析，結(jié)果表明，其蛋白質(zhì)平均含有397個(gè)氨基酸，分子量為44.35 kDa，等電點(diǎn)為7.32；多序列比對(duì)顯示它們有37個(gè)完全保守的氨基酸殘基，另外還存在丙氨酸、賴氨酸、組氨酸等氨基酸富集區(qū)；系統(tǒng)進(jìn)化顯示裸子植物與單子葉植物聚為一類，后與雙子葉植物聚在同一進(jìn)化樹(shù)中。上述研究不僅對(duì)植物成花機(jī)理的研究具有重要的參考價(jià)值，而且為植物花發(fā)育以及早花早果奠定了理論基礎(chǔ)。

LFY同源基因；系統(tǒng)進(jìn)化；表達(dá)；功能

花是植物重要的生殖器官，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。植物在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中需要很多基因的調(diào)控和一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，其中LFY基因就起著至關(guān)重要的作用。LFY基因能夠啟動(dòng)植物的開(kāi)花過(guò)程，并且控制植物花的生長(zhǎng)發(fā)育[1-4]。LFY基因最早是在金魚(yú)草Antirrhinum majusL.中克隆獲得的[5]，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LFY基因的突變影響花形態(tài)的正常發(fā)育導(dǎo)致其突變，但花序生長(zhǎng)正常。Weigel[6]將擬南芥Arabidopsis thalianaL.LFY基因敲除后獲得突變體植株的表型與金魚(yú)草A. majus相似。LFY基因的過(guò)量表達(dá)使擬南芥A. thaliana的花期提前，并且側(cè)枝均被單一花器官所替代[7]。野生型山楊Populus davidiana Dode.的正?；ㄆ谑?～12年，但是LFY基因過(guò)量表達(dá)的山楊P. davidiana突變體植株的花期只需要5個(gè)月[8]。進(jìn)而研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因枳橙Poncirus trifoliataCitrange.的童期可提早到12～20個(gè)月，而野生型枳橙P. trifoliata的童期一般為5年[9]。

近來(lái)LFY基因的研究又?jǐn)U大到木本植物，相繼從白楊Populus. nigraL.[10]、輻射松Pinus radiateD.DON[11]、杧果Mangifera indicaL.[12]、葡萄Vitis viniferaL.[13]中克隆獲得LFY基因，這些LFY同源基因具有非常保守的核苷酸和氨基酸序列[14]，但是它們的表達(dá)特性相差甚大[15-18]。例如金魚(yú)草A. majusLFY的同源基因（FLO）僅表達(dá)于植物的花期，而葡萄V. vinifera中的LFY基因不僅在開(kāi)花階段表達(dá)，而且還表達(dá)于植物的葉原基中。這種表達(dá)特性的差異與其啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)功能密切相關(guān)，迄今為止，LFY基因的啟動(dòng)子已在葡萄V. vinifera[19]、龍眼Dimocarpus longanLour.[20]、毛白楊Populus tomentosaCarr.[21]等植物中成功獲得，序列比對(duì)表明其在保守的基礎(chǔ)上存在一定的差異，因而決定LFY基因不同的表達(dá)特征以及功能差異。

目前對(duì)LFY基因的生物學(xué)特性研究比較多，但是都是一些零散的信息，并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行專門的系統(tǒng)性整理。為此，本研究收集整理了相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中已登錄的植物L(fēng)FY同源基因的核苷酸和氨基酸序列，并對(duì)其進(jìn)行同源比對(duì)、系統(tǒng)進(jìn)化等分析，為更深入研究該基因的結(jié)構(gòu)功能等提供一定的參考價(jià)值。

1 LFY同源基因的獲得

LFY同源基因是指編碼蛋白不具有MADS結(jié)構(gòu)域但可作為轉(zhuǎn)錄因子參與花分化等有關(guān)過(guò)程的一類基因。研究者首先在金魚(yú)草A. majus、擬南芥A. thaliana等模式植物中發(fā)現(xiàn)LFY基因，繼而在木本植物中展開(kāi)了對(duì)LFY同源基因的進(jìn)一步研究。目前已在多種植物中克隆得到LFY同源基因，例如蘋(píng)果(Malus pumilaMill.[17]、桉樹(shù)Eucalyptus globulus[22]和銀杏Ginkgo bilobaL.[23]等，該基因在進(jìn)化上具有一定的保守性，但也存在差異。LFY同源基因是通過(guò)擬南芥A.thalianaLFY序列（登錄號(hào)：NM_125579.1）和與NCBI對(duì)立的非冗余核苷酸和氨基酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到的?？偣?3個(gè)全長(zhǎng)和7個(gè)將近全長(zhǎng)的LFY基因序列來(lái)自于36種植物。在分析中使用的LFY的名稱和它們對(duì)應(yīng)的物種、LFY的同源基因名稱、GenBank登錄號(hào)均在表1中列出。每個(gè)序列的名稱由植物拉丁名的首字母，后面緊接著是在數(shù)據(jù)庫(kù)中LFY基因名稱，最后是GenBank登錄號(hào)。

2 LFY同源基因的基本結(jié)構(gòu)特征及系統(tǒng)進(jìn)化

2.1 LFY同源基因的基本結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 LFY同源基因的結(jié)構(gòu)特征

33個(gè)全長(zhǎng)的LFY基因核苷酸序列的平均長(zhǎng)度是1 217 bp，標(biāo)準(zhǔn)偏差是40 bp，多序列比對(duì)顯示其核苷酸同源性較高，不同物種間的同源性最高可達(dá)87%，最低為42%。在LFY基因的非編碼結(jié)構(gòu)區(qū)域中，最長(zhǎng)的基因組是7 308 bp的擬南芥，最短的僅有1 500 bp的桉樹(shù)。在對(duì)其基因組序列的比較中發(fā)現(xiàn)大部分序列均含有2個(gè)內(nèi)含子，位置也大致相同，只是內(nèi)含子的長(zhǎng)度差異較大，第一個(gè)內(nèi)含子中最長(zhǎng)的是1 378 bp的銀杏，最短的是62 bp的桉樹(shù)；而第二個(gè)內(nèi)含子中最長(zhǎng)的是1 937 bp的金魚(yú)草，最短的是88 bp的臺(tái)灣苣苔。LFY同源基因內(nèi)含子的這種特征不僅為研究基因組中內(nèi)含子的作用機(jī)理提供了重要的參考依據(jù)，而且對(duì)于植物系統(tǒng)進(jìn)化的分析非常有價(jià)值。

表1所示LFY同源基因在二倍體植物中大部分以單拷貝形式存在，LFY基因在二倍體煙草中以單拷貝形式存在，但是在四倍體煙草中卻存在兩個(gè)同源基因，其同源性達(dá)96%。但是在對(duì)蕪菁Brassica rapaLinn.、蘿卜Raphanus sativusLinn.、蘋(píng)果Malus x domestica等雙子葉植物以及草胡椒類植物中LFY基因拷貝數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，二倍體植物中LFY同源基因并不總是以單拷貝的形式存在，推測(cè)可能在植物的整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中LFY同源基因的拷貝數(shù)有整體減少的趨勢(shì)。

2.1.2 LFY同源基因編碼的氨基酸特征和組成

表1可看出不同植物中LFY基因編碼的氨基酸序列差異不大，33個(gè)全長(zhǎng)LFY同源基因編碼的蛋白質(zhì)平均擁有397個(gè)氨基酸殘基，標(biāo)準(zhǔn)偏差為31個(gè)氨基酸殘基，其分子質(zhì)量約為44.35 kDa，等電點(diǎn)為7.32±1.22。該蛋白包含13.45%的酸性氨基酸殘基和14.07%的堿性氨基酸殘基，此外該內(nèi)在膜蛋白還擁有63.10%的疏水性氨基酸殘基（表2）。同時(shí)多序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)不同物種間其氨基酸序列的同源性較高，最高為91%，最低為44%，這表明該基因在植物進(jìn)化過(guò)程中比較保守。

2.2 LFY同源基因及系統(tǒng)進(jìn)化

利用33個(gè)LFY基因的蛋白質(zhì)序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)（圖1）。首先利用MEGA 5.1軟件的Align將蛋白質(zhì)序列進(jìn)行同源比對(duì)，參數(shù)為軟件默認(rèn)值。再使用MEGA 5.1軟件Phylogeny的neighborjoining tree構(gòu)建和分析系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，每一節(jié)點(diǎn)的數(shù)字表示bootstrap值所占1000個(gè)重復(fù)的百分比（圖1）。參數(shù)均使用軟件默認(rèn)參數(shù)。該系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)顯示裸子植物和被子植物均處在同一進(jìn)化樹(shù)中，但是裸子植物銀杏G. biloba、輻射松P. radiate先與單子葉植物水稻Oryza sativaL.、百合LiliumL.聚為一類，后與雙子葉植物匯聚。另外分析發(fā)現(xiàn)被子植物雖然全都處于同一系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，但是單子葉植物和雙子葉植物的分界限并不十分明顯。

表1 LFY基因的序列信息?Table 1 LFY sequence information

表2 LFY基因氨基酸組成Table 2 LFY gene amino acid composition

圖1 LFY基因氨基酸序列的系統(tǒng)發(fā)育分析Fig. 1 Phylogenetic analysis of LFY gene amino acid sequences

3 LFY基因的功能研究

LFY是植物主要花分生組織特征基因之一，其功能主要表現(xiàn)在花分生組織決定方面，在植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中發(fā)揮重要作用。其作用特點(diǎn)是在不同植物之間LFY基因的結(jié)構(gòu)等具有保守性，但在同一植物不同組織器官或不同植物中其表達(dá)模式又有一定的差異。

3.1 保守性

LFY基因的保守性在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為不同植物L(fēng)FY基因的核苷酸序列和氨基酸序列表現(xiàn)出一定程度的保守性，在功能上表現(xiàn)為所研究的LFY基因均與花的分化過(guò)程有關(guān)，主要參與花分生組織的形成，而且LFY基因的過(guò)量表達(dá)能夠促進(jìn)植物提早開(kāi)花，這種功能上的保守性正是其結(jié)構(gòu)保守性的體現(xiàn)。

3.1.1 LFY基因結(jié)構(gòu)上的保守性

官磊[24]從龍眼花芽中分離和測(cè)定了LFY基因的全長(zhǎng)cDNA序列，擴(kuò)增得到1 167 bp的片段，共編碼388個(gè)氨基酸，將其與柑橘CitrusreticulateBanco.、柚子Citrus maximaBurm.、芒果Mangifera indicaLinn.和蘋(píng)果Malus x domestica等植物的LFY基因的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)其同源性分別為：78.9%、78.1%、78.7%和72.8%，這說(shuō)明LFY同源基因在不同植物中具有較高的同源性。

另外針對(duì)33個(gè)LFY基因的核苷酸序列進(jìn)行多重序列比對(duì)，該比對(duì)是利用Vector NTI 軟件的AlignX程序的ClustalW算法進(jìn)行分析的（多序列比對(duì)圖未列出）。通過(guò)該比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，不管是單子葉、雙子葉等被子植物還是裸子植物其核苷酸序列均存在一定程度的保守性，這些研究結(jié)果表明LFY同源基因在整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程中具有較高的保守性。

3.1.2 LFY基因功能上的保守性

LFY基因功能主要是在花的早期發(fā)育和分化過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。1995年Nilsson和weigel[8]研究發(fā)現(xiàn)：LFY基因的過(guò)量表達(dá)能夠使擬南芥所有的側(cè)枝均轉(zhuǎn)化成單一的花，而且使擬南芥的花期大大提前。另有研究表明轉(zhuǎn)入LFY同源基因LFY/FLO和AP1/SQUA的轉(zhuǎn)基因植株的花期均大大提前，而且側(cè)生的花芽均被單獨(dú)的花所替代，但在野生型植株中發(fā)育不確定的頂芽則終止于頂生花[25-26]。這些表型以及相關(guān)分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究證明LFY同源基因是上游花誘導(dǎo)途徑的靶基因[27]，同時(shí)LFY和AP1作為下游同源異型基因的誘導(dǎo)啟動(dòng)因子對(duì)這些基因起表達(dá)誘導(dǎo)作用[28]。通過(guò)比對(duì)金魚(yú)草A. majus、水稻O. sativa[29]以及桉樹(shù)E.globulus[30]LFY的氨基酸序列發(fā)現(xiàn)，它們同源性均接近70%，尤其是C端的保守性最高。

利用33個(gè)LFY的氨基酸序列進(jìn)行多重序列比對(duì)（圖2），所用軟件是Vector NTI 軟件的AlignX程序的ClustalW算法。方法是根據(jù)氨基酸殘基的一致性和序列的相似性程度給分的算法來(lái)確定的。在比對(duì)中完全相同的氨基酸殘基比那些比相同或者相似性較低的殘基會(huì)有更多的得分。通過(guò)比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，所用的33個(gè)序列存在37個(gè)完全保守的氨基酸殘基，分別是絡(luò)氨酸、精氨酸以及蘇氨酸等，另外還存在其它的保守氨基酸富集區(qū)（表3），其主要類型為丙氨酸富集區(qū)RYGIKAAVRA、賴氨酸富集區(qū)VARGKKN、組氨酸和酪氨酸富集區(qū)KMRHYVHCYA和NVGAWR等，由此可見(jiàn)LFY基因在不同植物功能上具有一定的保守性。

圖2 LFY基因的保守氨基酸殘基比對(duì)分析Fig. 2 Conservation of amino acid residue in all LFY genes

3.2 差異性

LFY基因表達(dá)的差異性主要表現(xiàn)在時(shí)空性上，也即它在不同植物或者同一植物不同組織器官中的表達(dá)特性以及表達(dá)產(chǎn)物不同，這種差異主要是通過(guò)基因的可變剪輯來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如LFY同源基因（AFL2）不僅強(qiáng)表達(dá)于蘋(píng)果M. pumila的花分生組織，且在其根和葉片中也有較高的表達(dá)量[17]；柑橘C. reticulataLFY同源基因在營(yíng)養(yǎng)芽中的表達(dá)強(qiáng)度顯著低于其花芽[31]；LFY同源基因在龍眼D.longan嫁接苗幼樹(shù)期的葉芽中不表達(dá)，但其微弱表達(dá)于成年樹(shù)的葉芽中[24]；DFL基因（LFY的同源基因）在甘菊Dendranthema lavandulifoliumLing.[32]的幼葉和幼莖中微弱表達(dá)，但在花芽中的表達(dá)量較高；芥菜Brassica junceaCzernajew.[33]的LFY基因在根中不表達(dá)，而在幼莖和花芽中的表達(dá)模式與甘菊D. lavandulifolium相似；LFY同源基因在核桃Juglans regiaLinn.[34]的花芽中表達(dá)量最高，幼莖次之，葉片中最低等。

表3 LFY基因氨基酸序列保守區(qū)分析Table 3 Conservative area analysis of LFY gene amino acid sequence

3.3 其它功能研究

LFY同源基因普遍被認(rèn)為與花分生組織分化有關(guān)，但也有很多研究表明，LFY基因不僅參與花分化，還存在其它一些功能。例如擬南芥A.thalianaLFY基因不僅與花器官的形成有關(guān)，而且負(fù)調(diào)控抑制成花基因TFL1，編碼AP1、AP2（花分生組織特征基因）的轉(zhuǎn)錄因子，并可激活PI、AG和AP3基因的表達(dá)[35]。因此，LFY同源基因不僅可調(diào)控植物花轉(zhuǎn)變和童期長(zhǎng)短，而且在花序生長(zhǎng)和花發(fā)育整個(gè)過(guò)程都起關(guān)鍵的作用。另外Edwige等[36]在2009年研究發(fā)現(xiàn)該基因可以改變豌豆葉子的形狀，類似的現(xiàn)象也出現(xiàn)在苜蓿屬和蓮屬等其他豆科植物中[37-38]。

4 LFY同源基因的表達(dá)調(diào)控

植物的花發(fā)育是受多基因調(diào)控的復(fù)雜生理過(guò)程，基因之間通過(guò)直接或間接的方式來(lái)共同調(diào)控其花發(fā)育，下面以擬南芥A. thaliana為例簡(jiǎn)單闡述LFY與其上下游基因之間相互作用機(jī)理。FT(FLOWERING LOCUS T)與FD(FLOWERING LOCUS D)上游基因結(jié)合后促進(jìn)LFY和AP1基因的表達(dá)[39-40]，同時(shí)非轉(zhuǎn)錄因子TFL1(TERMINAL FLOWER1)的低水平表達(dá)可間接抑制LFY和AP1基因表達(dá)，使其晚花[41]；Jack[42]等人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LFY、API基因?qū)FL1基因的表達(dá)也有抑制作用，即三者之間是相互抑制的關(guān)系；又有研究表明，主要靶基因是FT的CO(CONSTANS)基因的mRNA積累到一定域值時(shí)對(duì)LFY基因的表達(dá)有著極其顯著的促進(jìn)作用，即CO通過(guò)植物葉片處的FT基因間接作用于LFY基因，促進(jìn)植物開(kāi)花[43-44]。

AP1基因的mRNA在LFY基因表達(dá)后才逐漸的開(kāi)始積累，功能上存在部分冗余的這兩個(gè)間具有加性效應(yīng)，可相互促進(jìn)表達(dá)[45]；另外在花分生組織形成后LFY基因可持續(xù)促進(jìn)PI(PISTILLATA)、AG(AGAMOUS)和AP3 (APETALA3)等 花 器官特性決定基因的表達(dá)[6]；且LFY基因?qū)τ赟EP2(SEPALLATA2)、SEP3(SEPALLATA3)等 E-功能基因也有促進(jìn)作用[46]，并與AP2、UFO和CAL等其它花分生組織特征基因之間存在相互正調(diào)控的關(guān)系[47-50]。

5 問(wèn)題與展望

開(kāi)花是植物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的中心環(huán)節(jié)，如何縮短童期、提早開(kāi)花對(duì)于林木遺傳育種和栽培的意義非常重大，因此近年來(lái)對(duì)于開(kāi)花關(guān)鍵基因LFY研究較多，目前已在多種植物中克隆得到LFY同源基因，但由于其基因組結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及技術(shù)手段的限制，單個(gè)基因LFY的作用機(jī)理仍不十分清楚, 因此還需要進(jìn)一步的突變體實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其功能；而且LFY同源基因的表達(dá)調(diào)控主要受其上下游基因之間網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控，但是與其外界環(huán)境條件例如日照時(shí)間、激素以及蔗糖等的波動(dòng)情況也緊密相關(guān)，因此我們?cè)谘芯恐参锍苫ㄟ^(guò)程中LFY基因的表達(dá)調(diào)控規(guī)律時(shí)要從分子生物學(xué)和植物生理學(xué)兩個(gè)方面相結(jié)合的方法去找尋線索，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上不僅要注重在相同條件下單一因子的作用，更要探究若干重要因子之間相互的綜合作用和關(guān)系。分子生物學(xué)對(duì)于基因結(jié)構(gòu)和功能研究的最終目的就是為了更好的應(yīng)用，但是目前LFY基因在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了很多困難，例如轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)P.tremula的花藥不能正常開(kāi)裂[8]；轉(zhuǎn)基因柑橘C.reticulata的莖和葉片頂端均出現(xiàn)不同程度的卷曲，并且葉面積變小[9]；轉(zhuǎn)基因水稻O. sativa的有些花不能正常發(fā)育，而且產(chǎn)量也有所下降[51]，目前還無(wú)法解釋出現(xiàn)這些異常現(xiàn)象的原因，仍有待于進(jìn)一步的深入研究。

[1]田淑蘭, 陳 敏, 白書(shū)農(nóng).LFY/FLO基因與高等植物成花誘導(dǎo)分子機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 生物學(xué)通報(bào), 1999, 34(9): 5-7.

[2]NG M, YANOFSKY M F. Three ways to learn the ABCs[J].Current Opinion in Plant Biology, 2000, (3): 47- 52.

[3]許家輝, 朱 娜, 溫 超. 龍眼LEAFY同源基因啟動(dòng)子的克隆與序列分析[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào), 2011, 28(4): 689-693.

[4]馮延芝. 棗和菲油果LFY基因的基因組DNA序列克隆及表達(dá)模式比較研究[D]. 長(zhǎng)沙: 中南林業(yè)科技大學(xué), 2013.

[5]Coen E S, Romero J M, Doyle S,et al.Florieaula: A Homeotic gene required for flower development in antirrhnum majus[J].Cell, 1990, 63: 1311-1322.

[6]Weigel D, Meyerowitz E M. Aetivation of fl oral homeotic genes in Arabidopsis [J]. Science, 1993, 261: 1723-1726.

[7]Blazquez MA, Soowal LN, Lee I, Weigel D.LFYexpression and fl ower initiation in Arabidopsis[J]. Development, 1997, 124:3835-3844.

[8]Weigel D, Nillson O. A developmental switch sufficient for fl ower initiation in diverse plants [J]. Nature, 1995, 377: 495-500[9]Pe aL, Martn-Trillo M, Ju·rez J,et al. Constitutive expression of ArabidopsisLEAFYorAPETALA1 gene in citrus reduces their generation time [J]. Nature Biotechnolgy, 2001, 19: 263-267

[10]Rottman W H, Meilan R, Sheppard LA,et al.Divers Effects of over expression ofLFYandPTLF, a popla (Populus) homolog ofLEAFY/FLORICAULA, in transgenic poplar and Arabidopsis[J]. Plant, 2000, 22: 235-245

[11]Mellerowiez E J, Horgan K, Walden A,et al. PRFLLa Pinus radiate homologue ofFLORICA-ULAandLFYis expressed in buds containing vegetative shoots and undifferentiated male cone primodia[J]. Plant, 1998, 206(4): 619-629

[12]胡柱兵, 林順權(quán), 葉白行. 芒果LEAFY同源基因的分離及序列分析[J]. 亞熱帶植物科學(xué), 2004, 33(2): 1-4.

[13]Carmona M J, Cubas P, Martine-Zapater J M. VFL, the grapevineFLORICAULAP LEAFYortholog, is expressed in meristematic regions independently of their fate [J]. Plant Physiology, 2002,130(9): 68-77

[14]Frohlich M W, Parker D S. The mostly male theory of flower evolutionary origins: from genes to fossils [J]. Australian Systematic Botany, 2000, 25: 155-170

[15]Kelly A J, Bonnlander M B, Meeks-Wagner D R.NFL, the tobacco homolog ofFLORICAULAandLEAFY, is transcriptionally expressed in both vegetative and fl oral meristems[J]. Plant Cell,1995, 7: 225-234

[16]Kyozuka J, Konishi S, Nemoto K,et al. Down-regulation ofRFL, theFLO/LFYhomolog of rice, accompanied with panicle branch initiation [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1998, 95: 1979-1982

[17]Wada M, Cao Q F, Kotoda N,et al.Apple has two orthologues ofFLORICAULA/LEAFYinvolved in fl owering [J]. Plant Molecular Biology, 2002, 49: 567-577

[18]Mouradov A, Glassick T, Hamdorf B,et al.NEEDLY, a Pinus radiate ortholog ofFLORICAULA/LEAFYgenes, expressed in both reproductive and vegetative meristems[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 1998, 95: 6537-6542

[19]宗成文, 章 鎮(zhèn), 房經(jīng)貴, 等. 葡萄LEAFY基因啟動(dòng)子的克隆與序列分析[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 30(4): 20-25.

[20]朱 娜. 龍眼LFY同源基因表達(dá)及啟動(dòng)子克隆[D]. 福州: 福建農(nóng)林大學(xué), 2010.

[21]李 昊, 陳 仲, 李 英, 等. 毛白楊PtLFY基因啟動(dòng)子的克隆及其瞬時(shí)表達(dá)分析[J].中國(guó)生物工程雜志,2012,32(4):41-46.

[22]SOU THERTON S G, STRAUSS S H, OLIVE M R,et al.Eucalyptus has a functional equivalent of the Arabidopsis fl oral meristem identity geneLFY[J]. Plant Molecular Biology, 1998,37: 897- 910.

[23]ZHANG J Y, CHEN L G, HU X Q,et al.LEAFYhomologous gene cloned in maidenhair tree (Ginkgo bilobaL.) [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2002, 38(4): 167-170.

[24]官 磊. 龍眼LEAFY基因克隆與功能研究[D]. 福州: 福建農(nóng)林大學(xué), 2008.

[25]Mandel M A, Yano fsky M F. A gene triggering fl ower formation in Arabidopsis [J]. Nature.1995,(377):522-524.

[26]Weigel D. The genetics of fl ower development: from induction to ovule morphogenesis [J].Annu Rev. Genet, 1995,(29):19-39.

[27]Blazquez M A, Lazquez M A, Weigel D. IndePendent regulation of flowering by Phytochrome B and gibberellins in Arabidopsis[J]. Plant Physiology, 1999, (120):1025-1032.

[28]Busch M A, Bomblies K, Weigel D. Activation of a floral homeotic gene in Arabidopsis [J]. Sciense, 1999, 285:585-587.

[29]Kyzuka J, Harcourt R, Peacock WJ,et al. Eucalyptus has functional equivalents of the ArabidopsisAPIgene [J]. Plant Molecular Biology, 1997,35: 573-584.

[30]Southerton S G, Marshall H, Mouradow A,et al. Eucalypt MADS-box genes expressed in development [J], Plant Physiologists 1998, 118(2 ): 365-372.

[31]陳大明, 金勇豐, 張上隆. 柑橘LEAFY同源基因片段分離及特性研究田[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2001, 28(4): 295-300.

[32]馬月萍. 甘菊LEFAY同源基因的克隆與表達(dá)分析[D]. 北京:北京林業(yè)大學(xué), 2005.

[33]張 敏. 芥菜生殖發(fā)育轉(zhuǎn)變的生化機(jī)理及LFY基因的克隆與分析[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2009

[34]何富強(qiáng). 核桃LFY同源基因的克隆和表達(dá)[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) , 2011

[35]呂玲玲, 孫光明, 劉玉革, 等.LEAFY同源基因研究進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報(bào), 2011, 31(1): 197-203.

[36]EDWIGE M, GABRIELLE T, FRANμIS P. T heLEAFYfl oral regulators in angiosperms: Conserved proteins with diverse roles[J]. J. Plant Biology, 2009, 52: 177-185.

[37]DONG Z C, ZHAO Z, LIU C W,et al.Floral patterning in Lotus jap onicus [J]. Plant Physiologists. , 2005, 137: 1272-1282.

[38]WANG H, CHEN J, WEN J,et al.Control of compound leaf development byFLORICAULA /LEAFYortholog SIN GL E LEA FLET 1 in Medicago truncatula [J]. Plant Physiologists, 2008,146: 1759- 1772.

[39]ABE M, KOBAYASHI Y, YAMAMOT O S,et al. FD, a bZIP protein mediating signals from the fl oral pathway integratorFTat the shoot apex [J]. Science, 2005, (309): 1052- 1056.

[40]HUANG T, BOHLENIUS H, ERIKSSON S,et al. The mRNA of the Arabidopsis geneFTmoves from leaf to shoot apex and induces fl owering [J]. Science, 2005, (309): 1694- 1696.

[41]BRADELEY D, RAT CLIFF O,et al. In fl orescence commitment and architecture in Arabidopsis [J]. Science, 1997, 275(5296):80-83.

[42]JACK T. Molecular and genetic mechanisms of fl oral control [J].Plant Cell, 2004, 16: 1-17.

[43]PUTTERIL L J, ROBSON F, LEE K,et al. The CONST ANS gene of Arabidopsis promotes fl owering and encodes a protein showing similarities to zinc fi nger transcription factors [J]. Cell,1995, 80(6): 847- 857.

[44]YOO S K, CHUNG K S, KIM J,et al. Constans activates suppressor of over expression of constans throughFLOWRIN G LOCUS Tto promote flowering in Arabidopsis [J].Plant Physiology, 2005, 139: 770- 778.

[45]L ILJEGREN S J, GUST AFSON - BROWN C, PINYOPICH A,et al. Interactions amongAPETALA1,LEAFYandTERMINAL FLOWER1 specify meristem fate [J]. Plant Cell, 1999, (11): 1 007- 1 018.

[46]WILLIAM D A, SU Y, etal. Genomic identification of direct target genes ofLEAFY[J]. Proc. Natl. Acad. Sci., 2004, 101:1775- 1780.

[47]PINEIRO M, COUPLAND G. The control of fl owering time and fl oral identity in Arabidopsis [J].Plant Physiology, 1998,117:1- 8.

[48]PARCY F, NILSSON O, BU SCH M A, WEIGEL D. A genetic framework for fl oral patterning [J]. Nature, 1998, 395: 561- 566.

[49]LEE Y, WOLFE D S, NIL SSON O,et al. A LEAFY core gulator encoded by UN US UAL FLORAL ORGAN S [J]. Curr. Biol.,1997, 7: 95-104.

[50]鄒 智,楊禮富,安 鋒,等. 4種大戟科植物L(fēng)hca基因家族的全基因組鑒定、分類與進(jìn)化分析[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(10): 56-60.

[51]馬月萍, 陳 凡, 戴思蘭. 植物L(fēng)EAFY同源基因的研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào), 2005, 22 (5): 605-613.

[52]HE Z H, ZHU Q, DABI T,et al.Transformation of rice with the Arabidopsis fl oral regulatorLFYcauses early heading [J]. Transgenic Research, 2001, (9): 223-227.

Phylogeny and research progress of LEAFY homologous gene

FENG Yan-zhi1,2, LI Fang-dong1, WANG Lu1, WEI Qi-qi2, HE Xiao2, ZHAO Guang2, ZHANG Yue1, FU Jian-min1
(1.Non-timber Forestry Research and Development Centre, CAF, Zhengzhou 450003, Henan, China; 2.Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Ministry of Education, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

LEAFY(LFY) is a tagged gene which regulates the formation of fl oral meristem and fl ower organs, It is the hub of starting the fl owering, and prevent the reversal of fl oral meristem. The deduced amino acid sequences characteristics, phylogeny ofLFYgene were analyzed by using software Vector NTI and MEGA5.1 from 36 kinds of plant species respectively, the results showed that its protein contains an average of 397 amino acids, an average of Molecular weight and isoelectric point respectively are 44.35 kDa and 7.32;Multiple sequence alignment showed that to remove the 37 completely conservative amino acid residues, there are also amino acids enrichment region such as alanine, lysine and histidine; Phylogenetic tree displays gymnosperms and monocotyledon gathered for a class and then gets together with Dicotyledonous plants; This study would provide very important reference value for better understanding the mechanisms of plant fl owering and a theoretical basis for accelerating fl owering and fruit setting.

LEAFYhomologous gene; phylogenetic analysis; expression; function

S718.46

A

1673-923X(2016)02-0025-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.02.005

http: //qks.csuft.edu.cn

2014-08-14

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31370682 ）

馮延芝，博士研究生

傅建敏，副研究員；E-mail：fujm209@126.com

馮延芝，李芳東，王 璐，等. LEAFY同源基因系統(tǒng)進(jìn)化及研究進(jìn)展[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016, 36(2): 25-32.

[本文編校：吳 彬]