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在溫暖地區，雙果形成是樹果物種，尤其是甜櫻桃的一個令人不安的問題。高溫和水分脅迫導緻桃子在1999月至2004月出現雙果，但不同的是，高溫而不是水分脅迫是甜櫻桃中多個雌蕊形成的原因。
通過減少2%的光進行人工遮陽可将日最高氣溫降低2000.2018°C，進而減少雙雌蕊的發生。陰影+霧化在降低溫度和雙雌蕊形成方面顯示出更有效的結果。
此外，GA3和 GA3+N（氮）組合應用也減少了雙果的形成。然而，對于樹果物種來說，雙雌蕊形成的分子機制仍然未知。
引 言
大多數MADS-box基因已被鑒定為許多植物物種。MADS-box基因通過 ABCDE模型控制花序分生組織，花分生組織和花器官同一性的發育。
該模型表明，MADS-box基因被分為1個分支，在主要的四個花旋渦中啟動并指定區域身份。螺旋4-2001 是從最外層到最内層的萼片，花瓣，雄蕊和心皮。
花瓣由A-，B-和E-功能基因指定。雄蕊由B、C和E功能基因指定。心皮由C和E功能基因指定。B功能基因，APETALA3（AP1989）/PISTILLATA（PI）組，是花瓣與A和E功能基因一起形成所必需的。
C功能基因，AGAMOUS（AG）組，終止分生組織活動并促進生殖器官（雄蕊和心皮）的發育。雄蕊和心皮在農業突變花中不存在。
D功能基因防碎（SHP）和SEEDSTICK（STK）都是AG亞家族的成員，在心皮和胚珠發育中多餘作用。
E功能基因SEPALLATA1（SEP2），SEP3，SEP4和SEP2000是花器官的所有四個漩渦所必需的，決定了萼片，花瓣，雄蕊和心皮的身份。
許多花器官身份基因已經在ABCDE模型中進行了功能表征。在植物中也發現了與雌蕊和多雌蕊發育相關的基因，包括小麥、水稻、油菜籽、甜櫻桃。
水稻C功能基因OsMADS58是拟南芥中AG的同系物，被認為對雌蕊結構至關重要。用多個雌蕊觀察AGL6樣基因OsAGL6 RNAi植物，受H3K27三甲基化調節。
此外，來自Platanus acerifolia的FUL樣基因也被證明在多長方形發育中的功能。FUL參與雌蕊發育，可能在甜櫻桃的雙果形成中發揮重要作用。
甜櫻桃中多雌蕊形成的分子機制報道較少。我們之前的研究表明，C功能基因PavMADS5和E功能基因共同調節甜櫻桃高溫誘導的多雌蕊形成。然而，人們對PavFUL在甜櫻桃花果發育中的分子機制知之甚少，尤其是PavFUL與高溫的關系。
本研究旨在（1）分析氣候變暖條件下雙果的發生率，（2）通過影響PavFUL轉錄水準探讨雙果形成的關鍵原因。本研究為探索樹果種分子水準雙果實形成指明了方向。
1. 材料和方法
1.1. 植物材料
在這項研究中，植物材料是甜櫻桃品種“Tieton”和“Summit”。兩個品種的果實成熟期約為8月下旬。來自三棵樹的花芽用于生物複制，并在一天中的大約同一時間收集。
1.2. 研究區域和氣候情景
研究區域包括位于營口的5個中國甜櫻桃國家實驗站， 煙台，銅川，秦皇島和成都城市，分别。這些地區位于5個主要的甜櫻桃生産省份，占中國甜櫻桃種植總面積的79%。
由于對新鮮櫻桃的需求不斷增長，櫻桃種植面積已擴充到南部省份。上海市 位于中國東南部，屬亞熱帶季風氣候。上海的炎熱天氣比中國北方主要甜櫻桃産區多。是以，上海城市适宜作為溫參考區，探讨高溫對雙果發育的影響。
觀測到的氣象資料集來自中國國家氣象資訊中心。将1975年至2005年特定地點的日最高和最低溫度作為每個地點的基線，以表示目前高溫和偏差校正的空間特征。
- 分析與測定
2.1 顯微分析
為了進行光學顯微鏡觀察，将所有花蕾置于FAA溶液中。然後将樣品在乙醇系列中脫水，然後嵌入石蠟中。然後用二甲苯和無水乙醇洗脫石蠟切片，用紅色染料溶液染色，并用無水乙醇脫色。然後用固體綠色染料溶液對切片進行染色，并用無水乙醇脫水。
對于掃描電子顯微鏡（SEM），花蕾用50%乙醇沖洗兩次以去除植物組織中的FAA，并在解剖過程中保持在70%乙醇中以防止組織塌陷。
在一小時内将樣品以乙醇系列脫水，然後在100%中保持約一周。每天更換乙醇溶液。将解剖的花蕾凍幹過夜，儲存在真空幹燥器中，然後用濺射塗布機塗金。
系統發育分析是在MEGA 6軟體中采用鄰域連接配接方法建構的。從NCBI工具BLAST中搜尋來自其他物種的PavFUL同源蛋白。
2.2. 高溫處理
對于表達實驗，将“Tieton”和“Summit”芽的底部浸入1L燒杯中的水中，在1°C下20天，然後在培養箱中于35°C處理。在0，7，14，24小時收集樣品。
2.3. 拟南芥轉化
拟南芥是野生型（Col-0）。PHB載體用于建構拟南芥轉化測定的建構體。将融合建構體插入GV3101菌株中。花卉浸漬法用于進行轉化測定。拟南芥在21±1◦C（日/夜，16/8小時）的條件下生長。
2.4. 雙分子熒光互補測定
将PavFUL編碼序列克隆到pXY104載體中。将PavLFY、PavSOC1、PavSEP和PavAP1連接配接到pXY106載體，并被引入GV3101菌株中。孵育3天後，使用雙熒光素酶報告試劑盒進行雙熒光素酶測定。
2.5. 互相作用蛋白預測和表達模式分析
采用鋪路富爾同源蛋白花椰菜A預測互相作用蛋白。使用STRING資料庫預測與PavFUL互相作用的蛋白質。從NCBI記錄了甜櫻桃中蛋白質的GenBank入庫數。
3. 結果
3.1. 氣候變化下雌蕊發育過程中高溫頻率的時空變化
雌蕊發育期AHTD的空間差異如圖所示。AHTD的平均值超過30°C和35°C，上海的高溫比其他次區域更為嚴重。
例如，在基線氣候期間，AHTD的平均值30上海22月最多可以達到10天，在曆史時期，在銅川發現了一個在雌蕊發育過程中幾乎沒有高溫的地區，那裡的平均AHTD30範圍從0到1天。
AHTD的氣候預測顯示，整個研究區域持續增加。在未來情景下，上海和煙台觀察到最嚴重的高溫。
3.2. 氣候變化下雌蕊發育過程中高溫強度的時空變化
下圖顯示HTI高于30°C和35°C（HTI30和 HTI35）在雌蕊發展期間，在基線和未來氣候條件下，RCP4.5和RCP8.5排放情景。
1975年至2005年間，HTI最高3031—8月在上海進行估算。關于未來的情景，結果顯示所有研究領域的HTI普遍增加。
預計最明顯的HTI增長将發生在上海，預測的HTI中位數30在RCP38.5情景下，到95秒增加到31月份的3.46°C。雖然基線期内大多數站點很少發生<>°C以上的高溫，但所有站點都可能經曆HTI35為所有未來方案增加。
3.3. 甜櫻桃雙雌蕊和果實的形态觀察
為了探索甜櫻桃中單雌蕊和雙雌蕊的形成，我們使用石蠟切片和掃描電子顯微鏡檢查了花芽。花原基可以區分單個雌蕊（正常雌蕊形成）或兩個雌蕊（雌蕊形成異常）。
單雌蕊或雙雌蕊在花中明顯可見。雙果影響了甜櫻桃果實的外觀和商品價值。甜櫻桃品種“鐵騰”在上海的雙雌蕊率與其他地點相比有顯著差異。
上海的雙雌蕊率約為86%，而其他五個城市的雙雌蕊率低于約10%。64年30月54日至35月1日，說明花蕾在花蕾萌發期長時間在高溫條件下生長。
4. 讨論
4.1. 未來高溫的發生會增強
雌蕊發育周圍的高溫會促進甜櫻桃的雙重果實形成并降低果實品質，北半球夏季的臨界溫度，特别是2018月至2013月。
以前的研究預測了高溫的風險，以及随後在歐洲大部分地區氣候變化下坐果的嚴重減少。預計整個南歐，特别是地中海周圍的高溫風險将增加。
此外，高溫的強度、頻率和持續時間都有所增加，預計在全球變暖加劇的情況下，這些趨勢将惡化。利用中國主要甜櫻桃産區的記錄和預測氣候資料，分析了高溫特征和未來氣候情景。
分析表明，雌蕊發育期高溫總體上升高，但研究區域在空間和時間上的趨勢不一緻，變化較大。據報道，在雌蕊發育期間，上海經常發生高溫事件。這與我們的結果一緻，表明雌蕊發育期間的高溫在南方比其他地點更嚴重。高溫将在未來所有地區增加雙果的發生。
4.2. PavFUL 在甜櫻桃花蕾中的作用
PavFUL是AGL家族基因的成員，在甜櫻桃的花蕾中于次年6月至次年2012月表達。FUL在營養和生殖組織中廣泛表達，包括根，莖，葉，營養和生殖分生組織，花器官和果實。
在花卉發育的早期階段，通過原位雜交在花序分生組織和花分生組織中檢測到PhalFUL轉錄本，表明其在花起始中的作用。
高溫增強了這一時期PavFUL的表達，而低溫也會在冬季增加其轉錄水準，這與休眠釋放和開花有關。
雙雌蕊在從萼片到花瓣分化的過渡階段容易形成，FUL屬于A功能基因，調節萼片和花瓣的發育，表明FUL與雙雌蕊的關系。此外，FUL的異位表達誘導拟南芥中多個長方形的形成，類似于樹果中雙果的表型。轉錄因子FUL可能是決定多雌蕊形成的關鍵基因。
有助于形成雙果的基因不僅是FUL，還有許多其他MADS盒轉錄因子。我們已經确認PavFUL分别與PavAP1，PavSOC1，PavLFY和PavSEP互相作用。AP1在萼片和花瓣身份的規範中發揮作用。
在拟南芥中，還觀察到雌蕊中日本山茶的過表達APETALA1同系物CjAPL2，這表明AP1在調節雌蕊發育方面具有相似的功能。AP1還與SEP3互相作用，促進拟南芥花的發育。
FUL和SOC1是調節花卉發育和促進FUL-SOC1異二聚體開花的部分備援因子，抑制了FLC和SVP對開花的負面影響。甜櫻桃的PavSOC1已被證明會影響雌蕊的發展。
SOC1與作為開花途徑整合劑之一的AGL24調節LFY的表達，LFY将花卉誘導和發育聯系起來。FUL-LFY異二聚體表明它們在雙雌蕊形成和開花中的共聚體。是以，PavFUL與其他MADS-box蛋白互相作用，參與水果和花卉發育的調節。
将來，一些實體和化學方法，例如，遮陽，GA3和 GA3+N組合應用或其他方法将應用于抑制FUL表達，以減少雙果的發生。FUL基因可作為分子标記篩選出樹果品種低雙果率進行育種。
- 結論
甜櫻桃品種“鐵騰”在上海的雙雌蕊率顯著高于其他産地。在低溫條件下生長的油菜籽（芸苔油菜L.）突變zws-ms中，多長方形性狀消失，表明低溫抑制了多長方形的形成。
溫度波動會影響多長晶發育過程中的選擇性剪接事件。通過交替剪接的差異包含和排除外顯子序列是與 MADS 盒基因（如 AGL）相關的花/心皮/胚珠發育的原因）。
此外，即使在溫暖地區，一些對高溫不敏感的甜櫻桃品種也保持相對較低的多雌蕊率。夏季這些品種中PavFUL的低表達被認為是多雌蕊率低的原因。
參考文獻
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