藏红花CsSEP3基因功能解析：通过调控花器官发育与开花时间提升柱头产量的分子机制

《Gene》：Genome-wide association study and HLA genotyping for beryllium disease susceptibility in a European descent population

本研究首次系统阐明了藏红花（Crocus sativus L.）SEPALLATA3（SEP3）基因的功能机制，通过克隆CsSEP3、表达模式分析和拟南芥异位表达实验，证实其通过加速开花（floral transition）和增大花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊）显著缩短生殖生长周期，为通过分子育种策略提高藏红花柱头（stigma）产量提供了关键理论依据。

　　

Section snippets

Plant materials

本研究使用的藏红花（Crocus sativus L.）种植于中国浙江省湖州市实验田。采集不同发育阶段的花蕾及各花器官用于表达分析，所有样品经液氮速冻后保存于-80°C。拟南芥（Arabidopsis thaliana, Col-0）和烟草在温室中培养，条件为22°C、16小时光照/8小时黑暗光周期及60%湿度。

Gene structure and chromosomal localization analysis of CsSEP3

基因结构分析

Gene structure, chromosomal localization and cis-acting element analysis

作为三倍体植物，藏红花基因组中含有CsSEP3基因的三个等位基因拷贝，对应基因ID分别为Csa_02_1G0022900.2、Csa_02_2G0024299.1和Csa_02_3G0024218.1。这三个等位基因的DNA序列长度分别为22,600 bp、23,869 bp和23,869 bp，均呈现典型基因结构——包含8个外显子（exon）和7个内含子（intron）（图1A）。基因组定位分析表明，这三个等位基因在染色体上呈现显著的空间聚类现象。

Discussion

本研究通过克隆CsSEP3基因并解析其功能，发现CsSEP3在MADS-box和K-box结构域具有高度保守性，体现了进化上的保守特征。此外，启动子顺式作用元件（cis-acting element）分析揭示了光响应元件及激素响应元件（包括脱落酸、茉莉酸甲酯MeJA和赤霉素）的存在。鉴于光周期和激素通路在开花调控中的关键作用，这些元件可能参与CsSEP3的转录调控。

Conclusion

综上所述，本研究揭示了CsSEP3在花器官发育和形态建成中的核心作用。过表达CsSEP3可显著促进开花并增加雌蕊重量：通过加速向开花期过渡，缩短生殖生长期，从而延长营养生长期，最终提高子球茎（daughter corm）生物量。而子球茎重量的增加直接关联后续开花数量的提升，从而形成良性循环。这一发现为通过分子育种手段提高藏红花产量提供了新策略。