园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (12): 3243-3256.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0980
姚香存1, 刘星1, 郭彩凤3, 赵志伟1, 陈旭1, 庄飞云1, 欧承刚1,2,*(
)
收稿日期:2025-09-26
修回日期:2025-10-13
出版日期:2025-12-25
发布日期:2025-12-20
通讯作者:
基金资助:
YAO Xiangcun1, LIU Xing1, GUO Caifeng3, ZHAO Zhiwei1, CHEN Xu1, ZHUANG Feiyun1, and OU Chenggang1,2,*(
)
Received:2025-09-26
Revised:2025-10-13
Published:2025-12-25
Online:2025-12-20
摘要:
未熟先期抽薹严重影响胡萝卜肉质根的商品价值,制约中国胡萝卜越冬和春播栽培生产。为研究胡萝卜抽薹机制,挖掘抽薹性状的关键基因,本研究中比较未熟抽薹敏感的一年生野生种‘松滋野生’(Ws)和耐抽薹的二年生栽培种‘Amsterdam Forcing’(Af)在3个关键生长时期的转录组数据,共检测到2 320个差异表达基因,主要富集在生物过程的细胞过程与代谢过程、细胞组分中的细胞部分以及分子功能中的催化活性和结合功能。本研究中挖掘到32个与抽薹开花相关同源基因,主要涉及光周期途径、赤霉素途径、春化途径以及开花整合因子。其中,AP1、AP2、AGL19、TPS1和4个SOC1基因的表达量在3个时期均存在显著差异,SOC1(DCAR_209690、DCAR_209695和DCAR_414778)在Ws中显著高表达,为胡萝卜抽薹机制研究以及不同抽薹性胡萝卜育种提供了依据。
姚香存, 刘星, 郭彩凤, 赵志伟, 陈旭, 庄飞云, 欧承刚. 胡萝卜抽薹性相关调控基因的挖掘[J]. 园艺学报, 2025, 52(12): 3243-3256.
YAO Xiangcun, LIU Xing, GUO Caifeng, ZHAO Zhiwei, CHEN Xu, ZHUANG Feiyun, and OU Chenggang. Mining of Regulatory Genes Related to Bolting in Carrot[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(12): 3243-3256.
图1 胡萝卜品种‘Amsterdam Forcing’和‘松滋野生’取样时期 T1:三叶一心期;T2:四叶一心期;T3:五叶一心期。下同
Fig. 1 Sampling periods of‘Amsterdam Forcing’and‘Songzi Wild’ T1:Three-leaf stage;T2:Four-leaf stage;T3:Five-leaf stage. The same below
| 基因(编号) Gene(ID) | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| AP1(DCAR_313081) | CTACTGAAGAAGGCGAATGG | GGAGTACCGATGTTGACAGA |
| TPS1(MSTRG.28525) | AGTGGAAGATCAAGGAAGGC | CCCGCATCATTCACCGATAT |
| AGL19(DCAR_206377) | GAAAAACCGTAGCCGTTGAA | ACTCCCAGGAGCTTTTCTTT |
| SOC1(DCAR_209690) | CAAGCTCCATGAATTTGCCA | GTTTCATGCTTTAGATGCTGC |
| SOC1(DCAR_209695) | AGAAGGTTTGGGATCGTGTT | GAAGACCTGCATCTTTCTGG |
| SOC1(DCAR_414777) | TGCTCTCTTTTGCCTTTCCT | TGACTTCTATATACACACCTTTAGC |
| SOC1(DCAR_414778) | CTATTGGGAGAAGGTCTGGG | TGCTAGGGTCTTCTCCTTTTC |
| AP2(DCAR_729588) | GACACACCAAATTATCAAAATCAGT | GCCATGACTTGAGGAGAACT |
| Tubulin(X16608) | GAATACCAGCAGTACCAAGA | CATTACATATCTTGATGAGCC |
表1 本研究中用于qRT-PCR的基因及其引物
Table 1 Genes and primers used for qRT-PCR in this study
| 基因(编号) Gene(ID) | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| AP1(DCAR_313081) | CTACTGAAGAAGGCGAATGG | GGAGTACCGATGTTGACAGA |
| TPS1(MSTRG.28525) | AGTGGAAGATCAAGGAAGGC | CCCGCATCATTCACCGATAT |
| AGL19(DCAR_206377) | GAAAAACCGTAGCCGTTGAA | ACTCCCAGGAGCTTTTCTTT |
| SOC1(DCAR_209690) | CAAGCTCCATGAATTTGCCA | GTTTCATGCTTTAGATGCTGC |
| SOC1(DCAR_209695) | AGAAGGTTTGGGATCGTGTT | GAAGACCTGCATCTTTCTGG |
| SOC1(DCAR_414777) | TGCTCTCTTTTGCCTTTCCT | TGACTTCTATATACACACCTTTAGC |
| SOC1(DCAR_414778) | CTATTGGGAGAAGGTCTGGG | TGCTAGGGTCTTCTCCTTTTC |
| AP2(DCAR_729588) | GACACACCAAATTATCAAAATCAGT | GCCATGACTTGAGGAGAACT |
| Tubulin(X16608) | GAATACCAGCAGTACCAAGA | CATTACATATCTTGATGAGCC |
图2 ‘Amsterdam Forcing’(Af)和‘松滋野生’(Ws)不同时期的差异表达基因数(A)和韦恩图(B)分析
Fig. 2 Number of differentially expressed genes between carrot varieties‘Amsterdam Forcing’and‘Songzi Wild’ at different stages(A),and Venn diagram analysis(B)
图3 品种‘Amsterdam Forcing’(Af)和‘松滋野生’(Ws)不同时期(T1 ~ T3)差异表达基因的GO富集分析
Fig.3 GO enrichment analysis of differentially expressed genes in different periods(T1 ~ T3) of‘Amsterdam Forcing’and‘Songzi Wild’
| 途径 Pathway | 基因(编号) Gene (ID) | 差异表达时期 Differential expression period | 差异表达情况Differential expression | ||
|---|---|---|---|---|---|
| T1 | T2 | T3 | |||
| 赤霉素途径 Gibberellin pathway | FPF1(DCAR_104965) | T1 | 下调Down | — | — |
| GAI(DCAR_310431) | T1 | 下调Down | — | — | |
| GA2ox1(DCAR_520140) | T1 | 下调Down | — | — | |
| DCL4(DCAR_522155) | T2 | — | 上调Up | — | |
| GA2ox8(DCAR_623631) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| RGA1(DCAR_728880) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| 光周期途径 Photoperiodism pathway | COL5(DCAR_311184) | T1 | 下调Down | — | — |
| PHYA(DCAR_933742) | T1 | 上调Up | — | — | |
| UBP13(DCAR_934132) | T1 | 上调Up | — | — | |
| CKB4(DCAR_100522) | T3 | — | — | 下调Down | |
| CDF2(DCAR_208082) | T3 | — | — | 下调Down | |
| UBP13(DCAR_311381) | T3 | — | — | 下调Down | |
| COL2(DCAR_730189) | T3 | — | — | 下调Down | |
| PRR73(DCAR_831017) | T3 | — | — | 下调Down | |
| ADO3(DCAR_832785) | T3 | — | — | 上调Up | |
| CDF2(DCAR_935982) | T3 | — | — | 下调Down | |
| 春化途径 Vernalization pathway | VIL2(DCAR_416202) | T1 | 下调Down | — | — |
| FRL2(DCAR_519007) | T1 | 上调Up | — | — | |
| FLC(DCAR_728348) | T1 | 下调Down | — | — | |
| AGL19(DCAR_206377) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| 自主途径 | FCA(DCAR_103025) | T3 | — | — | 下调Down |
| Autonomous pathway | |||||
| 温敏途径 Ambient temperature pathway | TPL(DCAR_729343) | T1、T3 | 上调Up | — | 上调Up |
| 整合因子 Integrator | SOC1(DCAR_207781) | T3 | — | — | 上调Up |
| SOC1(DCAR_209690) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| SOC1(DCAR_209695) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| SOC1(DCAR_414777) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| SOC1(DCAR_414778) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| 年龄途径 Aging pathway | JMJ14(MSTRG.31033) | T1 | 下调Down | — | — |
| AP2(DCAR_312348) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| AP1(DCAR_313081) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| AP2(DCAR_729588) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| 无信息 No pathway information | TPS1(MSTRG.28525) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up |
表2 胡萝卜‘Amsterdam Forcing’(Af)和‘松滋野生’(Ws)中与抽薹开花相关的差异表达基因
Table 2 The differentially expressed genes related to bolting and flowering in‘Amsterdam Forcing’and‘Songzi Wild’
| 途径 Pathway | 基因(编号) Gene (ID) | 差异表达时期 Differential expression period | 差异表达情况Differential expression | ||
|---|---|---|---|---|---|
| T1 | T2 | T3 | |||
| 赤霉素途径 Gibberellin pathway | FPF1(DCAR_104965) | T1 | 下调Down | — | — |
| GAI(DCAR_310431) | T1 | 下调Down | — | — | |
| GA2ox1(DCAR_520140) | T1 | 下调Down | — | — | |
| DCL4(DCAR_522155) | T2 | — | 上调Up | — | |
| GA2ox8(DCAR_623631) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| RGA1(DCAR_728880) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| 光周期途径 Photoperiodism pathway | COL5(DCAR_311184) | T1 | 下调Down | — | — |
| PHYA(DCAR_933742) | T1 | 上调Up | — | — | |
| UBP13(DCAR_934132) | T1 | 上调Up | — | — | |
| CKB4(DCAR_100522) | T3 | — | — | 下调Down | |
| CDF2(DCAR_208082) | T3 | — | — | 下调Down | |
| UBP13(DCAR_311381) | T3 | — | — | 下调Down | |
| COL2(DCAR_730189) | T3 | — | — | 下调Down | |
| PRR73(DCAR_831017) | T3 | — | — | 下调Down | |
| ADO3(DCAR_832785) | T3 | — | — | 上调Up | |
| CDF2(DCAR_935982) | T3 | — | — | 下调Down | |
| 春化途径 Vernalization pathway | VIL2(DCAR_416202) | T1 | 下调Down | — | — |
| FRL2(DCAR_519007) | T1 | 上调Up | — | — | |
| FLC(DCAR_728348) | T1 | 下调Down | — | — | |
| AGL19(DCAR_206377) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| 自主途径 | FCA(DCAR_103025) | T3 | — | — | 下调Down |
| Autonomous pathway | |||||
| 温敏途径 Ambient temperature pathway | TPL(DCAR_729343) | T1、T3 | 上调Up | — | 上调Up |
| 整合因子 Integrator | SOC1(DCAR_207781) | T3 | — | — | 上调Up |
| SOC1(DCAR_209690) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| SOC1(DCAR_209695) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| SOC1(DCAR_414777) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| SOC1(DCAR_414778) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| 年龄途径 Aging pathway | JMJ14(MSTRG.31033) | T1 | 下调Down | — | — |
| AP2(DCAR_312348) | T1、T3 | 下调Down | — | 下调Down | |
| AP1(DCAR_313081) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up | |
| AP2(DCAR_729588) | T1、T2、T3 | 下调Down | 下调Down | 下调Down | |
| 无信息 No pathway information | TPS1(MSTRG.28525) | T1、T2、T3 | 上调Up | 上调Up | 上调Up |
图5 胡萝卜抽薹开花相关差异表达基因的相关性分析 ■ 表示在Ws未检测到表达量的基因;※ 表示在Af未检测到表达量的基因;* 和**表示0.05和0.01水平的显著性
Fig.5 Correlation analysis of differentially expressed genes related to bolting and flowering in carrot ■ represents the gene that is not expressed in Ws;※ represents the gene that is not expressed in Af;* and ** indicate significance levels of 0.05 and 0.01
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
|
|
白云赫, 朱旭东, 樊秀彩, 王晨, 张文颖, 刘崇怀, 房经贵. 2019. 植物DELLA蛋白及其应答赤霉素信号调控植物生长发育的研究进展. 分子植物育种, 17(8):2509-2516.
|
|
| [6] |
|
| [7] |
|
| [8] |
|
|
鲍生有, 欧承刚, 庄飞云, 陈劲枫, 赵志伟. 2010. 胡萝卜春季栽培先期抽薹的调查与分析. 中国蔬菜,(6):38-42.
|
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
|
|
邓琴霖, 王远达, 冯俊杰, 魏大勇, 王志敏, 汤青林. 2024. 芥菜BjuWRKY71-1通过调节SOC1的表达促进开花. 生物工程学报, 40(4):1017-1028.
|
|
| [14] |
|
| [15] |
|
|
方智远. 2017. 中国蔬菜育种学. 北京: 中国农业出版社.
|
|
| [16] |
|
|
冯俊杰, 王远达, 邓琴霖. 2022. 芥菜BjuWRKY75基因表达及其与开花整合子BjuFT互作. 生物工程学报, 38(8):3029-3040.
|
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
|
| [21] |
|
| [22] |
|
| [23] |
|
| [24] |
|
| [25] |
|
| [26] |
|
| [27] |
|
| [28] |
|
| [29] |
|
|
刘迪, 崔秀文, 黄天苗, 李美玲, 栗孟飞, 魏建和. 2023. 当归抽薹开花过程中赤霉素代谢水平及其关键酶基因克隆与表达分析. 中草药, 54(1):222-234.
|
|
| [30] |
|
| [31] |
|
|
刘莉洁, 欧承刚, 赵志伟, 孙婷婷, 庄飞云. 2016. 胡萝卜SOC1同源基因对光周期的响应及其功能. 园艺学报, 43(6):1099-1106.
|
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
|
|
毛笈华, 庄飞云, 欧承刚, 赵志伟, 王慧, 马振国. 2013. 胡萝卜FLC同源基因对低温及光周期响应. 园艺学报, 40(12):2453-2462.
|
|
| [36] |
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
|
|
齐联联, 宿强, 张珂. 2022. SOC1调控植物开花时间的分子机制. 草业科学, 39(1):149-160.
|
|
| [43] |
|
| [44] |
|
| [45] |
|
| [46] |
|
| [47] |
|
| [48] |
|
|
王莹, 穆艳霞, 王锦. 2021. MADS-box基因家族调控植物花器官发育研究进展. 浙江农业学报, 33(6):1149-1158.
|
|
| [49] |
|
| [50] |
|
| [51] |
|
| [52] |
|
|
宣铃娟, 程少禹, 戴梦怡, 王卓为, 申亚梅. 2020. 紫玉兰MlSOC1基因亚细胞定位及花芽分化时期的表达分析. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 46(4):407-416.
|
|
| [53] |
|
| [54] |
|
| [1] | 胡 云, 文春淮, 熊兴成, 喻本雨, 何胜华. 耐低温抽薹大白菜新品种‘卓春白1号’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S1): 81-82. |
| [2] | 张 雷, 王清明, 周 洁, 王月娥, 蔡华庆, 韦丽君, 刘道敏. 不结球白菜新品种‘皖翠白’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S1): 89-90. |
| [3] | 王雅慧, 张雨晴, 张榕蓉, 刘佩卓, 梁毅, 周建华, 熊爱生. 胡萝卜番茄红素ε-环化酶基因DcLCYE启动子活性分析及互作因子筛选[J]. 园艺学报, 2025, 52(9): 2317-2328. |
| [4] | 闫丽娟, 欧承刚, 梁宸, 胡天阔, 刘星, 杨净, 蔺国仓, 庄飞云. 胡萝卜先期抽薹对低温和日照长度的响应[J]. 园艺学报, 2025, 52(6): 1588-1598. |
| [5] | 张美迪, 马明, 李晓楠, 姜明亮. 大白菜耐抽薹性状研究进展[J]. 园艺学报, 2025, 52(5): 1136-1158. |
| [6] | 付琪, 王丹, 景维坤, 张颢, 王慧纯, 蹇洪英, 邱显钦, 王其刚, 唐开学, 晏慧君. 月季类胡萝卜素裂解双加氧酶基因RcCCD4在花香合成中的功能[J]. 园艺学报, 2025, 52(3): 623-634. |
| [7] | 赵钰磊, 李珊, 李承男, 马金龙, 马红义, 尹晓. 灰霉菌侵染葡萄叶片初期的蛋白质组学研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 279-291. |
| [8] | 阎旭, 李月, 傅小鹏, 宁国贵, 梁梅. 中国古老月季‘月月粉’等位基因不平衡分析与分子标记开发利用[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 365-379. |
| [9] | 韩宏伟, 常亚南, 刘会芳, 庄红梅, 邢嘉怡, 张晓达, 祖丽皮耶·阿卜杜米力科, 王浩, 王强. 甜瓜细胞色素P450家族基因的鉴定及其响应光辐射强度的表达分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(12): 3271-3287. |
| [10] | 樊阿梅, 靳亚鑫, 何龙娇, 李琦, 张燕青, 邵祺, 宋芸, 牛颜冰, 乔永刚. 赤霉素调控连翘异型花柱生长发育的研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(11): 3016-3030. |
| [11] | 边拴灵, 邓昌蓉, 樊露泽, 吴延寻, 任延靖. 芜菁酵母文库的构建和PSY潜在互作蛋白BrrCDPK家族成员鉴定[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2625-2641. |
| [12] | 赵佳莹, 曾周婷, 岑欣颖, 施姣淇, 李效贤, 沈晓霞, 俞振明. 铁皮石斛CCO基因家族鉴定及其在花发育中的表达分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2075-2088. |
| [13] | 段敏杰, 李怡斐, 王春萍, 杨小苗, 黄任中, 黄启中, 张世才. 辣椒果实类胡萝卜素调控因子转录组和靶向代谢组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1773-1791. |
| [14] | 王稳, 张鹏, 王志敏, 刘根忠, 包志龙, 马方放. 菊花脑管状花响应蔗糖饲喂的差异基因分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1297-1310. |
| [15] | 杨亮, 刘欢, 马燕勤, 李菊, 王海娥, 周玉洁, 龙海成, 苗明军, 李志, 常伟. 利用CRISPR/Cas9技术创制高番茄红素番茄新材料[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 253-265. |
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