《Plant Physiology and Biochemistry》：Ectopic overexpression of
CpFT from 'Manaohong' Cherry: Promoting Floral Induction and Floral Organ Development in Tobacco under Rain Shelter Cultivation
编辑推荐：
本研究针对中国樱桃'甘露红'在避雨栽培(RS)下花期提前但分子机制不明的问题，通过田间观测和分子生物学实验，发现RS通过显著上调开花整合因子CpFT及其互作蛋白CpFD的表达，激活下游开花关键基因，从而促进花芽分化和开花器官发育。异源过表达CpFT的烟草开花提前5-8天，花粉活力显著提升。该研究揭示了FT-FD模块响应光强变化调控木本植物开花的新机制，为果树设施栽培提供理论依据。
在果树生产中，精准控制开花时间是实现高产优质的关键。然而，自然界中光照强度的动态变化常给花期调控带来不确定性。以往研究多聚焦光周期（日照长短）对开花的影响，而光强度这一同样重要的环境因子如何通过分子通路调控开花，尤其在木本果树中仍不清晰。中国樱桃'甘露红'（Cerasus pseudocerasus Lindl.）在避雨栽培（Rain Shelter, RS）模式下，表现出花期提前、花量增加、花质提升的优良农艺性状，这为探究植物如何响应光强度变化以调控开花提供了独特的研究模型。
为阐明其内在分子机制，研究人员开展了一项整合田间观测与分子生物学实验的系统研究。研究发现，避雨设施（75%透光率）营造的弱光环境（180 μmol·m-2·s-1）能显著促进'甘露红'樱桃的花芽分化进程，使花期提前2-5天，并显著增加单株花芽数和花朵数，同时提升完全花比例和花粉活力。分子水平上，避雨栽培条件下，开花关键整合因子Flowering locus T (CpFT)及其转录因子伙伴CpFD在叶片和花芽中的表达量显著上调，暗示它们可能协同响应光强度变化。
为了验证CpFT的功能及其与CpFD的互作关系，研究团队利用无缝克隆技术构建了过表达载体，通过叶盘法转化烟草，获得了CpFT异源过表达的转基因株系。在模拟田间避雨栽培的弱光环境下，转基因烟草表现出明显的早花表型，开花时间比野生型提前5天，花朵数量和侧芽分化数也显著增加。更令人惊喜的是，过表达CpFT还改善了烟草的花粉质量，染色率和萌发率分别提升了58.2%和7.6倍。这些结果表明CpFT不仅促进开花转变，还对生殖器官的发育质量有积极影响。
进一步的机制探索通过酵母双杂交（Y2H）和荧光互补（LUC）实验证实，CpFT与CpFD蛋白之间存在直接的物理相互作用。在转基因烟草中，下游开花通路关键基因，如NtSOC1、NtAP1、NtFUL和NtFD的表达均被显著激活，尤其是在弱光条件下。这表明CpFT-CpFD模块在整合光强度信号、启动开花程序中扮演着核心角色。综合田间樱桃的观测数据和烟草模型植物的验证结果，研究团队提出了一个工作模型：在避雨栽培的弱光环境下，CpFT表达上调，与CpFD在茎顶端分生组织（SAM）中形成转录激活复合物，进而启动下游开花整合因子和花器官特征基因的表达网络，最终促使植物提前并优质开花。
主要关键技术方法
本研究综合利用了田间农艺性状调查（对避雨栽培RS和露地栽培CS下的樱桃树进行花器官形态统计和花粉活力测定）、分子生物学技术（qRT-PCR分析基因时空表达、启动子顺式作用元件分析、亚细胞定位）、植物遗传转化（烟草叶盘法获得CpFT过表达株系）、以及蛋白互作验证（酵母双杂交Y2H、荧光互补成像LCA）等多种关键技术方法。实验材料包括田间9年生‘甘露红’樱桃和用于遗传转化的本氏烟草。
3.1. 避雨栽培促进'甘露红'樱桃花期和花芽质量
田间数据统计表明，避雨栽培（RS）能显著提前樱桃的花期，增加单株花芽和花朵数量，并提高完全花比例，降低雌蕊退化花和畸形花比例。扫描电镜和花粉活力测定显示，RS条件下的花粉形态更规则，外壁纹饰更致密，花粉染色率和萌发率显著高于露地栽培（CS），表明RS有效改善了花粉质量。
3.2. CpFT和CpFD基因在田间樱桃中的组织特异性表达分析
qRT-PCR分析显示，CpFT在叶片中表达最高，其次为花芽；CpFD则在花芽中表达最丰。两者在花芽分化关键期（5月至7月，S1-S4阶段）的表达量均呈现逐渐升高趋势，并在避雨栽培条件下 across all tissues（所有组织）中显著高于露地栽培，尤其在花芽中，CpFT和CpFD在RS下的表达量分别是CS下的17倍和39倍。这表明CpFT和CpFD可能协同响应弱光环境，参与调控樱桃的花诱导过程。
3.3. CpFT系统进化分析及启动子顺式作用元件分析
系统进化树显示CpFT与甜樱桃PavFT亲缘关系最近。启动子分析发现CpFT启动子区含有多个光响应元件（如Box-4, G-box）和激素响应元件，提示其表达受光和激素调控。GUS组织化学染色证实CpFT在幼苗叶片、花梗、花瓣和雌蕊中均有表达，与qRT-PCR结果一致。亚细胞定位实验表明CpFT蛋白定位于细胞核。
3.4. CpFT异位过表达促进早花并提升花粉活力
成功获得CpFT过表达的转基因烟草株系。在模拟RS的弱光条件下，转基因烟草种子萌发更早，萌发率更高。转基因植株开花时间提前5天，花朵数量、侧芽分化数、花冠长度和雌蕊长度均显著增加。花粉染色率和萌发率也因CpFT过表达而大幅提升。同时，烟草内源的开花关键基因（NtFD, NtSOC1, NtAP1, NtFUL）表达量显著上调，且与CpFT表达量呈极显著正相关。
3.5. '甘露红'樱桃中CpFT与CpFD的相互作用
酵母双杂交和荧光互补实验均证实CpFT与CpFD蛋白之间存在直接相互作用。共转CpFD-cLUC和CpFT-nLUC的烟草叶片区域检测到强烈的荧光信号，而阴性对照无信号，为两者在体内形成功能复合物提供了直接证据。
研究结论与意义
本研究综合结果表明，在避雨栽培提供的弱光环境下，中国樱桃'甘露红'通过上调CpFT和CpFD的表达，并稳定其蛋白互作，从而激活下游开花整合因子（如SOC1, AP1, FUL）的表达网络，最终实现花期的提前和花器官质量（包括花粉活力）的优化。这项工作不仅揭示了FT-FD模块在木本果树中响应光强度信号、调控开花时间的新功能，还阐明了CpFT在促进花器官发育方面的多重作用。该发现为通过分子育种手段培育适应设施栽培或高密度种植的果树品种（即对光强度变化不敏感的品种）提供了重要的靶基因和理论支撑，对于应对气候变化、延长鲜果市场供应期、提升果树栽培的经济效益具有深远意义。
