综述:FLOWERING LOCUS T基因作为木本植物加速育种工具的系统评价:潜力与挑战
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时间:2025年04月25日
来源:Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) 2.3
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(编辑推荐)本综述系统评价了利用开花位点T基因(FLOWERING LOCUS T, FT)加速木本植物育种的策略,指出组成型表达虽能显著促进开花,但易引发营养与生殖生长失衡;而热诱导、韧皮部特异性等替代系统可平衡生长稳定性,为育种材料开发提供战略选择依据。
FLOWERING LOCUS T基因的加速育种潜力
作为植物开花途径的核心整合因子,FLOWERING LOCUS T(FT)基因编码的移动性开花素在木本植物育种中展现出革命性潜力。系统分析46项研究显示,FT基因修饰可缩短传统育种周期达70%,其中苹果(Malus domestica)和杨树(Populus spp.)的转基因株系最快可在6个月内完成幼年期向生殖期的转变。
主流基因表达策略的比较
组成型启动子(如CaMV 35S)驱动的FT表达在柑橘(Citrus sinensis)中实现100%早期开花率,但伴随50%植株出现顶端优势丧失。相比之下,热激蛋白启动子(HSP)介导的诱导系统在葡萄(Vitis vinifera)中仅需38°C处理2小时即可触发开花,且营养生长保持完整。
精准调控技术的突破
韧皮部特异性(如SUC2启动子)表达系统在桉树(Eucalyptus)中实现14C标记的FT蛋白长距离运输可视化。病毒载体(如苹果褪绿叶斑病毒)介导的瞬时表达使梨(Pyrus pyrifolia)开花提前至8个月,但表达效率存在20-60%的物种依赖性变异。
不可忽视的生物学挑战
组成型FT过表达导致74%的转基因桃(Prunus persica)出现花序形态异常,而FT-FD融合蛋白策略虽降低副作用发生率至15%,但蛋白质稳定性受限于蛋白酶体降解途径。
未来技术优化方向
基于CRISPR-Cas9的FT基因座编辑可避免外源DNA插入,在栎树(Quercus robur)中实现内源FT表达量3倍上调而不影响木质素合成通路。纳米载体递送系统的最新试验显示,柑橘原生质体的转染效率提升至82%,为无转基因育种提供可能。
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