菠萝[Ananascomosus(Linn.)Merr.]是热带地区最重要的三大草本果树之一。据FAO统计数据,2016年中国菠萝种植面积已达6.56万公顷,总产量达155.1万吨。近年来,虽有少数学者关注菠萝成花的生理和分子生物学研究,但仅有少数几个与开花有关的基因被报道,关于菠萝成花的分子生物学基础、基因调控网络等方面的研究几乎仍属于空白。本研究以’台农16号’菠萝为试材,开展了成花形态学、解剖学研究,克隆了 AcSOC1、AcFT、AcSEP3、AcAGL6、AcLFY等5个与菠萝成花有关的基因并对5个基因的表达情况进行了比较分析,研究结果将为阐明菠萝成花的分子机制打下基础。1)据菠萝花芽分化过程中的生长锥的形态变化,将菠萝花芽分化的过程划分成花诱导期、。成花启动期和花器官发育时期三个时期。处在成花诱导期的植株顶端叶片变小,有红色幼小花序抽出;在成花启动时期的植株开始长出花序;当植株生长到花器官发育时期,又可以分为三个阶段,初花期时花序上抽生出紫色小花,花序的基部有1-2朵小花开放;在盛花期时,花序的中部有1-2层小花开放,气温高时可以看到3-4层小花同时开放;终花期时的花序上小花全部开完,花瓣凋零甚至脱落。整个花期,花的开放是从基部向顶端螺旋状顺序开放,单朵小花从裂瓣至花谢整个过程不超过一昼夜。解剖学研究发现,生殖生长初期,花原基顶端开始形成半椭圆形的生长点,随着生殖生长阶段的推进,花原基顶端生长点逐步呈现规则的锥形(可称为生长锥),并向中央合拢,直至生长锥维管束细胞变深变大,开启花器官发育。2)AcSOC1基因编码一个含有208个氨基酸的蛋白质,N-末端存在高度保守的MADS-box结构域,不保守的C端存在一个较为保守的、转录因子识别序列DVETELFIGLP区。实时荧光定量PCR分析表明,乙炔处理可以诱导AcSOC1基因的表达,处理后6天表达量最高,随后下降;AcSOC1基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,成熟叶片表达量最高,花发育后期的果中最低。3)AcFT基因编码一个含有178个氨基酸的蛋白质,含有FT-like家族保守的LYN/IYN三联体,具有促进植物开花的保守的片段B。实时荧光定量PCR分析结果显示,乙炔处理可以诱导AcFT基因的表达,处理后1天表达量最高,随后下降;自然成花过程中,AcFT基因的表达在顶芽叶片变红之前达到最高峰。AcFT基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,花发育后期的果中表达量最高,叶中表达量最低。4)AcEP3基因编码一个含有246个氨基酸的蛋白质,含有高度保守的5’端MADS结构域和半保守的K结构域,在差异较大的3’端发现了 SEP-like蛋白特有的SEP Ⅰ和SEP Ⅱ基序结构域。实时荧光定量PCR分析结果显示,乙炔处理可以诱导AcSEP3基因的表达,处理后50天表达量最高;自然成花过程中,AcSEP3基因的表达在小花完全开放后达到最高峰;AcSEP3基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,花发育后期的果中表达量最高。5)AcGL6基因编码一个含有241个氨基酸的蛋白质,属于MADS-box基因家族中AGL6亚组的AGL6基因。实时荧光定量PCR分析结果显示,乙炔处理可以诱导AcAGL6基因的表达,处理后45天表达量最高;在不同组织器官中的表达量存在明显差异,其中花原基的表达量最高,叶片、茎段等营养组织基本不表达。6)AcLFY基因编码一个含有366个氨基酸的蛋白质,含有5’-N端脯氨酸富集区、亮氨酸重复、碱性及酸性结构域,具有FLO/LEAFY家族的典型结构特征。实时荧光定量PCR分析结果显示,乙炔处理可以诱导AcLFY基因的表达,处理后40d表达量最高,随后逐渐下降;自然成花过程中,AcLFY基因的表达在花序中部小花开放时达到最高峰。AcLFY基因在不组织器官中的表达存在明显差异,顶芽中表达量最高,根系中表达量最低。综合模式植物拟南芥中的研究结果和本研究获得的数据,推测认为:AcSOC1、AcFT基因与菠萝开花关系密切,参与菠萝的成花诱导;AcSEP3基因参与菠萝花器官发育;AcAGL6基因在菠萝的花芽形态分化及花器官发育进程中发挥作用;AcLFY基因参与菠萝的花序形成,在营养生长向生殖生长转变过程可能发挥着重要的作用。