园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (4): 1125-1142.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-1054
• 遗传育种 · 种质资源 · 分子生物学 • 上一篇 下一篇
白雪滢, 唐曼芷, 渠天慧, 张利婷, 肖栋, 李英, 侯喜林, 刘同坤*(
)
收稿日期:2025-11-23
修回日期:2025-12-31
出版日期:2026-04-25
发布日期:2026-04-20
通讯作者:
基金资助:
BAI Xueying, TANG Manzhi, QU Tianhui, ZHANG Liting, XIAO Dong, LI Ying, HOU Xilin, LIU Tongkun*(
)
Received:2025-11-23
Revised:2025-12-31
Published:2026-04-25
Online:2026-04-20
摘要:
为探究不结球白菜FRIGIDA-Like(FRL)基因家族成员功能,对其基本性质、进化关系、表达特征以及BrcFRI功能进行分析。利用生物信息方法在不结球白菜‘NHCC001'基因组中对FRL基因家族进行鉴定和分析。利用转录组数据分析FRL基因在不同组织和ABA处理下的表达模式,并利用qRT-PCR分析了不结球白菜早晚花材料在不同时期、干旱胁迫以及野生型与转基因拟南芥三种开花基因的表达模式。结果表明不结球白菜共包含13个BrcFRL,可分为6个亚组,在进化过程中发生了不同程度的分化。十字花科FRL主要在根中高表达,不结球白菜BrcFRL成员间也存在组织表达差异性。BrcFRI1的过表达可使拟南芥开花延迟。BrcFRI在春化前期积累抑制开花,在春化过程中表达量降低,随着春化结束表达量再次上升。此外,11个BrcFRL成员对ABA信号均表现出不同程度的响应。干旱胁迫下,BrcFRL1、BrcFRI2和BrcFRL3-1有明显响应。BrcFRL1既受ABA处理正调控又响应干旱胁迫,说明FRL基因可能与不结球白菜激素应答反应有关,且ABA响应基因可能会被干旱胁迫所诱导。本研究中共鉴定获得了13个不结球白菜FRL家族基因,明确BrcFRL1推迟开花时间的功能,并筛选出多个与开花相关和在干旱胁迫中发挥作用的关键基因。
白雪滢, 唐曼芷, 渠天慧, 张利婷, 肖栋, 李英, 侯喜林, 刘同坤. 不结球白菜FRL基因家族鉴定、表达分析及BrcFRI1功能研究[J]. 园艺学报, 2026, 53(4): 1125-1142.
BAI Xueying, TANG Manzhi, QU Tianhui, ZHANG Liting, XIAO Dong, LI Ying, HOU Xilin, LIU Tongkun. Identification of FRL Gene Family,Expression Analysis and Functional Study of BrcFRI1 in Non-Heading Chinese Cabbage[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(4): 1125-1142.
| 基因 Gene | 正向引物序列(5′-3′) Forward primer | 反向引物序列(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| ACTIN2 | GTTCCAGCCCTCGTTTGTG | CAAGTGCTGTGATTTCTTTGCTC |
| At-FRI | GGTGCTTTGAAGCGGTCACAGT | GCCCTCTCAAATGACTCCTTGC |
| At-FLC | TACAGCTTCTCCTCCGGCGATA | TCCCACAAGCTTGCTATCCACA |
| At-FT | GGTTGGTGACTGATATCCC | GGAAGGCCGAGATTGTATAG |
| Brc-Actin | CTCAGTCCAAAAGAGGTATTCT | GTAGAATGTGTGATGCCAGATC |
| BrcFRI1 | ATGGCCGTCCGTAATGGTTC | AAGACCGCATTGGAGGAATG |
| BrcFRI2 | GGCCTTTCGTAATGGTTCTC | CAAAATCAGGTCTCCTCGTA |
| BrcFRL1 | ATCACACCGCTCTCTCCTCT | ACCTAACTCAAACGCTGCGA |
| BrcFRL3-1 | GGATATGGACTCAGCAGGGC | GACAATCCAAGAGACCGGCA |
| BrcFRL3-2 | GCCTGGACAGCAACTCTCTT | GGAGTGGCTCAACTGGGTAC |
| BrcFRL3-3 | GTGGAAGGAACTGGAGGAGC | GGTGGTGGTGACGACTCAAT |
| BrcFRL4-1 | TCACCACGCTTGAGGAGAAC | AACGCTCGGAGTAACAAGCA |
| BrcFRL4-2 | AGGAAGTCGCGGTTGATTGT | GCTGGCTCTGGTTCTCTTGT |
| BrcFLC | CCGCAAGCCTATCTCTAACC | CAGAGGAGTTTACAGAAAGCAGA |
| BrcFT | ACGAGAGTCCAAGGCCCAAC | TGGCGCCATCCTGGTTCATA |
表1 本研究中qRT-PCR分析所用引物序列
Table 1 Primer sequences used for qRT-PCR analysis in this study
| 基因 Gene | 正向引物序列(5′-3′) Forward primer | 反向引物序列(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| ACTIN2 | GTTCCAGCCCTCGTTTGTG | CAAGTGCTGTGATTTCTTTGCTC |
| At-FRI | GGTGCTTTGAAGCGGTCACAGT | GCCCTCTCAAATGACTCCTTGC |
| At-FLC | TACAGCTTCTCCTCCGGCGATA | TCCCACAAGCTTGCTATCCACA |
| At-FT | GGTTGGTGACTGATATCCC | GGAAGGCCGAGATTGTATAG |
| Brc-Actin | CTCAGTCCAAAAGAGGTATTCT | GTAGAATGTGTGATGCCAGATC |
| BrcFRI1 | ATGGCCGTCCGTAATGGTTC | AAGACCGCATTGGAGGAATG |
| BrcFRI2 | GGCCTTTCGTAATGGTTCTC | CAAAATCAGGTCTCCTCGTA |
| BrcFRL1 | ATCACACCGCTCTCTCCTCT | ACCTAACTCAAACGCTGCGA |
| BrcFRL3-1 | GGATATGGACTCAGCAGGGC | GACAATCCAAGAGACCGGCA |
| BrcFRL3-2 | GCCTGGACAGCAACTCTCTT | GGAGTGGCTCAACTGGGTAC |
| BrcFRL3-3 | GTGGAAGGAACTGGAGGAGC | GGTGGTGGTGACGACTCAAT |
| BrcFRL4-1 | TCACCACGCTTGAGGAGAAC | AACGCTCGGAGTAACAAGCA |
| BrcFRL4-2 | AGGAAGTCGCGGTTGATTGT | GCTGGCTCTGGTTCTCTTGT |
| BrcFLC | CCGCAAGCCTATCTCTAACC | CAGAGGAGTTTACAGAAAGCAGA |
| BrcFT | ACGAGAGTCCAAGGCCCAAC | TGGCGCCATCCTGGTTCATA |
| 基因名称 Gene | 基因号 Gene number | CDS长度/bp CDS length | 氨基酸长度 Protein length | 分子量 Molecular weigh | 等电点 Isoelectric point | 亲水性 Gravy | 不稳定性指数 Instability Index |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BrcFRI1 | BraC03g015970.1 | 1 791 | 596 | 66 693.58 | 7.64 | -0.48 | 70.28 |
| BrcFRI2 | BraC10g009270.1 | 1 710 | 569 | 63 390.88 | 9.14 | -0.42 | 67.68 |
| BrcFRL1 | BraC10g024850.1 | 1 374 | 457 | 51 253.90 | 7.62 | -0.50 | 52.23 |
| BrcFRL2 | BraC09g038630.1 | 1 386 | 461 | 51 418.23 | 9.04 | -0.32 | 58.87 |
| BrcFRL3-1 | BraC02g041830.1 | 1 659 | 552 | 61 499.29 | 5.77 | -0.41 | 52.56 |
| BrcFRL3-2 | BraC06g042450.1 | 1 140 | 379 | 41 594.13 | 6.42 | -0.21 | 60.23 |
| BrcFRL3-3 | BraC09g003460.1 | 1 563 | 520 | 58 366.95 | 7.14 | -0.56 | 58.92 |
| BrcFRL4-1 | BraC01g035560.1 | 1 605 | 534 | 59 035.71 | 6.53 | -0.44 | 57.25 |
| BrcFRL4-2 | BraC05g030410.1 | 1 380 | 459 | 51 512.32 | 6.08 | -0.40 | 52.40 |
| BrcFRL5-1 | BraC06g040730.1 | 2 595 | 864 | 96 375.21 | 7.73 | -0.43 | 39.23 |
| BrcFRL5-2 | BraC09g004180.1 | 2 523 | 840 | 95 082.19 | 6.86 | -0.48 | 37.41 |
| BrcFRL6 | BraC06g040740.1 | 3 471 | 1 156 | 131 268.90 | 5.65 | -0.59 | 47.73 |
| BrcFRL7 | BraC09g004160.1 | 3 420 | 1 139 | 130 221.60 | 5.21 | -0.57 | 49.36 |
表2 不结球白菜FRL基因家族成员的理化性质
Table 2 Physicochemical properties of non-heading Chinese cabbage FRL gene family members
| 基因名称 Gene | 基因号 Gene number | CDS长度/bp CDS length | 氨基酸长度 Protein length | 分子量 Molecular weigh | 等电点 Isoelectric point | 亲水性 Gravy | 不稳定性指数 Instability Index |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BrcFRI1 | BraC03g015970.1 | 1 791 | 596 | 66 693.58 | 7.64 | -0.48 | 70.28 |
| BrcFRI2 | BraC10g009270.1 | 1 710 | 569 | 63 390.88 | 9.14 | -0.42 | 67.68 |
| BrcFRL1 | BraC10g024850.1 | 1 374 | 457 | 51 253.90 | 7.62 | -0.50 | 52.23 |
| BrcFRL2 | BraC09g038630.1 | 1 386 | 461 | 51 418.23 | 9.04 | -0.32 | 58.87 |
| BrcFRL3-1 | BraC02g041830.1 | 1 659 | 552 | 61 499.29 | 5.77 | -0.41 | 52.56 |
| BrcFRL3-2 | BraC06g042450.1 | 1 140 | 379 | 41 594.13 | 6.42 | -0.21 | 60.23 |
| BrcFRL3-3 | BraC09g003460.1 | 1 563 | 520 | 58 366.95 | 7.14 | -0.56 | 58.92 |
| BrcFRL4-1 | BraC01g035560.1 | 1 605 | 534 | 59 035.71 | 6.53 | -0.44 | 57.25 |
| BrcFRL4-2 | BraC05g030410.1 | 1 380 | 459 | 51 512.32 | 6.08 | -0.40 | 52.40 |
| BrcFRL5-1 | BraC06g040730.1 | 2 595 | 864 | 96 375.21 | 7.73 | -0.43 | 39.23 |
| BrcFRL5-2 | BraC09g004180.1 | 2 523 | 840 | 95 082.19 | 6.86 | -0.48 | 37.41 |
| BrcFRL6 | BraC06g040740.1 | 3 471 | 1 156 | 131 268.90 | 5.65 | -0.59 | 47.73 |
| BrcFRL7 | BraC09g004160.1 | 3 420 | 1 139 | 130 221.60 | 5.21 | -0.57 | 49.36 |
图1 十字花科物种FRL基因家族的系统进化与多样性分析 A:基于最大似然法构建的FRL蛋白系统发育树。物种包括拟南芥(Arabidopsis thaliana)、不结球白菜(Brassica rapa ssp. chinensis)、大白菜(B. ssp. pekinensis)、甘蓝(B. oleracea)和甘蓝型油菜(B. napus);B:5个物种的FRL基因在不同亚组(Ⅰ~ Ⅵ)中的分布;C:不同亚组间的核苷酸差异分析
Fig. 1 Systematic evolution and diversity analysis of the FRL gene family in cruciferous species A:Phylogenetic tree of FRL proteins constructed based on the maximum likelihood method. The species include Arabidopsis thaliana,Brassica rapa ssp. chinensis,B. rapa ssp. pekinensis,B. oleracea,and B. napus;B:Distribution of FRL genes in different subgroups(Ⅰ- Ⅵ) among the five species;C:Analysis of nucleotide differences between different subgroups
图4 拟南芥、不结球白菜及大白菜FRL基因家族的综合分析 A:系统发育树;B:基因结构;C:保守基序分布;D:FRIGIDA结构域组成
Fig. 4 Comprehensive analysis of the FRL gene family in Arabidopsis,non-heading Chinese cabbage,and Chinese cabbage A:Phylogenetic tree;B:Gene structure;C:Distribution of conserved motifs;D:Characteristics of the FRIGIDA domain composition
图6 拟南芥、不结球白菜和大白菜中FRL基因在不同组织中及大白菜春化前后的表达分析
Fig. 6 Expression analysis of FRL genes in Arabidopsis thaliana,non-heading Chinese cabbage and Chinese cabbage in different tissues and before and after vernalization in Chinese cabbage
图7 早花与晚花不结球白菜品种中BrcFRI1和BrcFRI2在不同发育时期的表达模式 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同
Fig. 7 Expression patterns of BrcFRI1 and BrcFRI2 at different developmental stages in early-and late-flowering non-heading cabbage varieties The different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05). The same below
图11 不结球白菜FRL基因在干旱胁迫处理下的时间表达模式
Fig. 11 Temporal expression pattern of the FRL gene in non-heading Chinese cabbage under different drought stress treatment
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doi: 10.1093/pcp/pcm176 pmid: 18156133 |
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