园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (10): 2582-2596.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0790
        
               		夏燕1, 胡若倩1,2, 易广权1, 孙洪文1, 黄树欣1, 池卓恒1, 石敏3, 梁国鲁1, 景丹龙1,*(
), 郭启高1,*(
)
                  
        
        
        
        
    
收稿日期:2025-06-20
									
				
											修回日期:2025-07-29
									
				
									
				
											出版日期:2025-10-25
									
				
											发布日期:2025-10-28
									
			通讯作者:
					基金资助:
        
               		XIA  Yan1, HU  Ruoqian1,2, YI  Guangquan1, SUN  Hongwen1, HUANG  Shuxin1, CHI  Zhuoheng1, SHI  Min3, LIANG  Guolu1, JING  Danlong1,*(
), GUO  Qigao1,*(
)
			  
			
			
			
                
        
    
Received:2025-06-20
									
				
											Revised:2025-07-29
									
				
									
				
											Published:2025-10-25
									
				
											Online:2025-10-28
									
			摘要:
从枇杷(Eriobotrya japonica)基因组中鉴定到169个EjbHLH基因家族成员,这些基因在染色体上呈现不均等分布,划分为22个亚家族。采用RT-PCR技术克隆获得1个在早花三倍体枇杷‘无核早玉’花芽分化期显著高表达的bHLH成员EjbHLH104,其编码区序列长度为675 bp,编码224个氨基酸。蛋白质序列比对和分子系统发生分析表明,EjbHLH104具有典型且保守的bHLH保守结构域,与苹果MdbHLH104和白梨PbbHLH104等蔷薇科植物bHLH蛋白质的相似性较高,聚在真蔷薇分支Ⅰ。亚细胞定位分析表明,EjbHLH104蛋白质定位在细胞核,具有典型的bHLH转录因子亚细胞定位特性。实时荧光定量PCR分析表明,EjbHLH104基因在三倍体枇杷早花品种的花芽生理分化期和小花分化期表达量较高,在盛花期最高;而在二倍体早花品种的小花分化期表达量最高。EjbHLH104转基因拟南芥植株开花时间比野生型拟南芥显著提前,表明EjbHLH104基因过量表达具有促进拟南芥提前开花的功能。
夏燕, 胡若倩, 易广权, 孙洪文, 黄树欣, 池卓恒, 石敏, 梁国鲁, 景丹龙, 郭启高. 枇杷bHLH基因家族特征和EjbHLH104调控三倍体枇杷花期的功能分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2582-2596.
XIA Yan, HU Ruoqian, YI Guangquan, SUN Hongwen, HUANG Shuxin, CHI Zhuoheng, SHI Min, LIANG Guolu, JING Danlong, GUO Qigao. Characterization of Loquat bHLH Gene Family and Functional Analysis of EjbHLH104 on Flowering Regulation in Triploid Loquat[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(10): 2582-2596.
																													图1 三倍体早花品种‘无核早玉’花芽发育阶段的形态 S1:花芽生理分化期;S2:花芽形态分化期;S3:花序主轴分化期;S4:花序支轴分化期;S5:花序侧生支轴的花芽快速伸长期;S6:小花分化期;S7:花蕾露白期;S8:盛花期。下同
Fig. 1 Morphological characterization of early-flowering triploid loquat‘Wuhe Zaoyu’ S1:Physiological differentiation of flower buds;S2:Morphological differentiation of flower buds;S3:Differentiation of the main inflorescence axis;S4:Differentiation of lateral inflorescence branches;S5:Rapid elongation of flower buds from lateral inflorescence branches;S6:Differentiation of florets;S7:White corollas of floral buds;S8:Full bloom. The same below
| 时期 Stage  |  森尾早生 Moriowase  |  常白1号 Changbai 1  |  无核早玉 Wuhe Zaoyu  |  华玉无核1号 Huayu Wuhe 1  | 
|---|---|---|---|---|
| 花芽生理分化期  Physiological differentiation of flower buds(S1)  |  07-04—07-12 | 07-06—07-15 | 07-04—07-12 | 07-06—07-15 | 
| 花芽形态分化期  Morphological differentiation of flower buds(S2)  |  07-25—08-03 | 09-01—09-09 | 07-20—07-29 | 08-30—09-09 | 
| 花序主轴分化期  Differentiation of the main inflorescence axis(S3)  |  08-21—08-30 | 09-22—09-30 | 08-18—08-25 | 09-21—09-30 | 
| 花序支轴分化期  Differentiation of lateral inflorescence branches(S4)  |  09-04—09-12 | 10-12—10-15 | 08-29—09-07 | 10-10—10-15 | 
| 花序侧生支轴的花芽快速伸长期  Rapid elongation of flower buds from lateral inflorescence branches(S5)  |  09-17—09-26 | 10-18—10-21 | 09-11—09-19 | 10-19—10-22 | 
| 小花分化期 Differentiation of florets(S6) | 10-04—10-09 | 10-25—10-29 | 09-22—09-29 | 10-25—10-30 | 
| 花蕾露白期 White corollas of floral buds(S7) | 10-13—10-21 | 11-02—11-08 | 10-05—10-09 | 11-04—11-11 | 
| 盛花期 Full bloom(S8) | 10-25—10-30 | 11-24—11-29 | 10-13—10-23 | 11-23—11-29 | 
表1 4 个枇杷品种的花芽采样时间范围(2019—2021年)
Table 1 The acquisition time of the flower panicles of four loquat cultivars
| 时期 Stage  |  森尾早生 Moriowase  |  常白1号 Changbai 1  |  无核早玉 Wuhe Zaoyu  |  华玉无核1号 Huayu Wuhe 1  | 
|---|---|---|---|---|
| 花芽生理分化期  Physiological differentiation of flower buds(S1)  |  07-04—07-12 | 07-06—07-15 | 07-04—07-12 | 07-06—07-15 | 
| 花芽形态分化期  Morphological differentiation of flower buds(S2)  |  07-25—08-03 | 09-01—09-09 | 07-20—07-29 | 08-30—09-09 | 
| 花序主轴分化期  Differentiation of the main inflorescence axis(S3)  |  08-21—08-30 | 09-22—09-30 | 08-18—08-25 | 09-21—09-30 | 
| 花序支轴分化期  Differentiation of lateral inflorescence branches(S4)  |  09-04—09-12 | 10-12—10-15 | 08-29—09-07 | 10-10—10-15 | 
| 花序侧生支轴的花芽快速伸长期  Rapid elongation of flower buds from lateral inflorescence branches(S5)  |  09-17—09-26 | 10-18—10-21 | 09-11—09-19 | 10-19—10-22 | 
| 小花分化期 Differentiation of florets(S6) | 10-04—10-09 | 10-25—10-29 | 09-22—09-29 | 10-25—10-30 | 
| 花蕾露白期 White corollas of floral buds(S7) | 10-13—10-21 | 11-02—11-08 | 10-05—10-09 | 11-04—11-11 | 
| 盛花期 Full bloom(S8) | 10-25—10-30 | 11-24—11-29 | 10-13—10-23 | 11-23—11-29 | 
| 引物名称 Primer name  |  序列(5′-3′) Sequence  |  用途 Purpose  | 
|---|---|---|
| EjbHLH104F | ATGGGGGAATGGATAGAGTAT | EjbHLH104 CDS全长扩增Amplification of EjbHLH104 CDS | 
| EjbHLH104R | CTAAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| qEjbHLH104F | AGAGTGTCCCCGCAAGAG | 实时荧光定量PCR Quantitative real-time PCR | 
| qEjbHLH104R | GCATCATCAAGTATAGCAGCCT | |
| qEjactinF | AATGGAACTGGAATGGTCAAGGC | 定量PCR内参引物Primers for internal control | 
| qEjactinR | TGCCAGATCTTCTCCATGTCATCCCA | |
| LEjbHLH104F | ggggtaccATGGGGGAATGGATAGAGTAT | 亚细胞定位载体构建Vector construction of subcellular localization | 
| LEjbHLH104R | gctctagaAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| TEjbHLH104F | ggcgcgccATGGGGGAATGGATAGAGTAT | 转基因拟南芥载体构建Vector construction of transgenic Arabidopsis | 
| TEjbHLH104R | gctctagaCTAAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| pFGC5941-35SF | TGAGACTTTTCAACAAAGGATAATT | 转基因植株鉴定Identification of transgenic Arabidopsis | 
| pFGC5941-35SR | TGTCCTCTCCAAATGAAATGAAC | 
表2 EjbHLH104基因所用引物序列
Table 2 Primer sequences used for EjbHLH104 gene
| 引物名称 Primer name  |  序列(5′-3′) Sequence  |  用途 Purpose  | 
|---|---|---|
| EjbHLH104F | ATGGGGGAATGGATAGAGTAT | EjbHLH104 CDS全长扩增Amplification of EjbHLH104 CDS | 
| EjbHLH104R | CTAAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| qEjbHLH104F | AGAGTGTCCCCGCAAGAG | 实时荧光定量PCR Quantitative real-time PCR | 
| qEjbHLH104R | GCATCATCAAGTATAGCAGCCT | |
| qEjactinF | AATGGAACTGGAATGGTCAAGGC | 定量PCR内参引物Primers for internal control | 
| qEjactinR | TGCCAGATCTTCTCCATGTCATCCCA | |
| LEjbHLH104F | ggggtaccATGGGGGAATGGATAGAGTAT | 亚细胞定位载体构建Vector construction of subcellular localization | 
| LEjbHLH104R | gctctagaAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| TEjbHLH104F | ggcgcgccATGGGGGAATGGATAGAGTAT | 转基因拟南芥载体构建Vector construction of transgenic Arabidopsis | 
| TEjbHLH104R | gctctagaCTAAGCAGCGGGGGGCCTAA | |
| pFGC5941-35SF | TGAGACTTTTCAACAAAGGATAATT | 转基因植株鉴定Identification of transgenic Arabidopsis | 
| pFGC5941-35SR | TGTCCTCTCCAAATGAAATGAAC | 
																													图3 枇杷(Ej)和苹果(Md)bHLH家族成员的系统进化分析 外圈绿色、黄色和罗马数字代表不同bHLH亚组。枇杷和苹果bHLH共聚类为24个亚家族。其中枇杷EjbHLH聚类在22个亚家族;图中红色箭头所示为EjbHLH104
Fig. 3 Phylogenetic tree analysis of loquat(Ej)and apple(Md)bHLH proteins Outer branches of green,yellow and Roman numbers are shown the different bHLH subgroups. The bHLH proteins of loquat and apple are classified into 24 subfamilies. EjbHLH are distributed among 22 subgroups. Red arrow indicates the EjbHLH104
																													图4 枇杷EjbHLH104基因克隆和编码蛋白结构特性分析 A:EjbHLH104基因在二、三倍体枇杷花芽分化期中的表达量(FPKM值),其中包括:晚花二倍体品种‘常白1号’,早花三倍体品种‘无核早玉’,晚花三倍体品种‘华玉无核1号’;B:三倍体枇杷‘无核早玉’花芽EjbHLH104的PCR扩增产物;C:EjbHLH104蛋白质二级结构,其中紫色表示不规则卷曲,蓝色表示α螺旋,红色表示延伸链,绿色表示β转角;D:EjbHLH104蛋白质三级结构线状结构模型;E:EjbHLH104蛋白质三级结构空间立体球模型
Fig. 4 Gene cloning of EjbHLH104 and structural characteristics of loquat EjbHLH104 protein A:FPKM values of flower bud differentiation in diploid and triploid cultivars,Changbai 1,late-flowering cultivar of diploid loquat,Wuhe Zaoyu,early-flowering cultivar of triploid loquats,Huayu Wuhe 1,late-flowering cultivar of triploid loquats;B:PCR amplification product of the EjbHLH104 gene from triploid loquat flower buds;C:Protein secondary structure of EjbHLH104,purple indicates random curls,blue indicates α helix,red indicates extended strand,green indicates β turn;D:Linear structure model of EjbHLH104 protein tertiary structure. E:Three-dimensional spatial structures of EjbHLH104
																													图6 枇杷EjbHLH104与其他植物bHLH104同源蛋白质序列比较 bHLH104同源蛋白质序列结构域划分参考Carretero-Paulet 等(2010)和Wu等(2022)。basic:碱性结构域;Helix 1:螺旋结构域1;Loop:环形结构域;Helix 2:螺旋结构域2。Ej:枇杷,Md:苹果,Pb:白梨,Ms:森林苹果,Pa:欧洲甜樱桃,Pm:梅花,Fv:森林草莓,Rr:玫瑰,Rc:月季
Fig. 6 Comparison of amino acid sequences between loquat EjbHLH104 and related members of other plants bHLH104 The underlined regions of EjbHLH104 were according to Carretero-Paulet et al.(2010)and Wu et al.(2022). basic:Basic domain;Helix 1:Helix 1 domain;Loop:Loop domain;Helix 2:Helix 2 domain. Ej:Eriobotrya japonica,Md:Malus × domestica,Pb:Pyrus bretschneideri,Ms:Malus sylvestris,Pa:Prunus avium,Pm:Prunus mume,Fv:Fragaria vesca,Rr:Rosa rugosa,Rc:Rosa chinensis
																													图8 EjbHLH104基因在二倍体和三倍体早花(A、C)晚花(B、D)枇杷中的相对表达量 不同小写字母表示表达量差异显著(P < 0.05)
Fig. 8 Relative expression levels of EjbHLH104 in early(A,C)and late(B,D)flowering varieties on diploid and triploid loquat Significant differences are indicated by different lowercase letters(P < 0.05)
																													图9 EjbHLH104转基因拟南芥开花表型分析 A:除草剂筛选;B:阳性植株的PCR鉴定(M为DNA marker,WT为野生型拟南芥,1 ~ 23为筛选的阳性植株,P为含目的基因超表达载体质粒);C:开花表型;D:开花时间比较。**表示开花时间差异极显著(P < 0.01)
Fig. 9 Observation of flowering time phenotypes in EjbHLH104 transgenic Arabidopsis A:Screening of transgenic plants using herbicide;B:PCR verification of transgenic Arabidopsis(M indicates DNA marker,WT indicates wild-type Arabidopsis,1-23 indicates transgenic Arabidopsis lines,P indicates the PCR product with plasmid containing EjbHLH104 as a template);C:Flowering phenotypes;D:Flowering time analysis.** indicates significant difference in days of flowering at P < 0.01
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											  doi: 10.1104/pp.110.153593 pmid: 20472752  | 
										
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											  doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2019-0242 URL  | 
										
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											 												doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2019-0242 URL  | 
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