牧草開花的分子機理研究進展

王 娜，謝文剛

（蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室 / 蘭州大學農業農村部草牧業創新重點實驗室 /蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020）

開花是植物重要的生長過程，適宜的開花時間可以使植物有效避免惡劣的自然環境，是成功進行生殖生長的重要保證[1]。開花期是植物重要農藝性狀，在牧草草產量、種子產量、飼用品質、混播草地利用價值等方面有舉足輕重的地位[2]。提前開花會限制牧草的營養生長，延遲開花則會限制種子的發育或使植株在遭遇惡劣天氣前已經發生衰老[3]。牧草開花后飼草品質呈快速下降趨勢，草牧業中可以基于不同生產需要，培育不同生育期的早、中、晚熟品種。早熟品種更適合種子生產，晚熟品種在混播草地中可以大幅度提高草地生產能力和利用效率，對推動草牧業發展具有深刻意義。

牧草開花時間的調控對于其生存繁殖及利用價值至關重要，受到自身發育規律和外部環境條件的雙重影響[4]。隨著分子生物學的發展，模式植物擬南芥 (Arabidopsis thaliana)、水稻 (Oryza sativa)、小麥(Triticum aestivum)、大麥(Hordeum vulgare)等一年生作物的開花分子機理及調控網絡已進行了系統深入的研究，取得了重要成果。而牧草基本上是多年生、異花授粉植物，生產利用方式和作物具有明顯區別，但其開花分子機理研究較少。本文就植物開花分子機理研究最新成果進行了綜述，以期為牧草開花基因挖掘、功能解析和分子機理研究提供參考，加快其分子育種進程，提高育種水平和效率。

1 開花調控途徑

目前，通過擬南芥研究發現了多條開花調控途徑[5](光周期、春化作用、自主促進和赤霉素途徑等)以及相關200多個預測基因[6]。光周期和春化與環境外源信號有關，通過光照、溫度調控植物花期。而自主促進和赤霉素途徑與植物本身相關，是根據自身生長、發育和內源性激素水平調節植物花期的[7]。光周期和自主促進途徑在雙子葉和單子葉植物之間非常保守，但春化途徑出現較大差異，其關鍵在于啟動抑制物的性質不同[擬南芥中的FLOWERING LOCUS C(FLC)和谷類中的VERNALIZATION2(VRN2)][8-9]。

1.1 光周期途徑

光周期途徑是指植物在感受到晝夜變化后，調控自身以促進開花的過程[10]。根據光周期的不同，可以分為長日照和短日照開花植物[11]。多年生黑麥草(Lolium perenne)是短日照開花植物，而長日照開花植物則有擬南芥、小麥等。長日照(LDs)情況中，在光周期作用下擬南芥等提前開花，短日照(SDs)情況下光周期受到抑制，擬南芥開花延遲。但是Fernández等[12]發現在短日照條件下，擬南芥在CONSTANS(CO)相互作用下可以通過升高溫度使光周期更加敏感，進而促進開花。

在模式植物擬南芥屬中，CO基因在光受體和生物鐘的相互作用下特異性調控植物光周期途徑，表現出鮮明的動態變化，GIGANTEA(GI)基因同樣首先在擬南芥中鑒定，并且是被子植物中光周期開花的重要調節者。研究證明，CO是連接光信號與FT基因的樞紐。在光信號影響下，CO蛋白穩定性遭到破壞后將光信號傳遞到成花信號樞紐FT等基因處。此外，CO基因表達也是植物開花時間與生物鐘之間的紐帶，生物鐘借助節律基因GI調節CO的表達，促進花分生組織特性基因APETALA1(AP1)、LEAFY(LFY)和CAULIFLOWER(CAL)的表達，激活FT基因，調控植物開花進程[13]。

禾本科植物GI功能已被證實，特別是短日照條件下開花的草本植物。在水稻中，OsGI通過控制OsCO(OsHd1)的表達來調控開花時間，使其在短日照條件下開花提前，在長日照條件下開花延遲[14]。在玉米(Zea mays)中，ZmGI1基因影響植株的發育并抑制長日照條件下的開花[15]。

在多年生黑麥草中，LpCO(與LpHD1相同)屬于鋅指蛋白，含有保守CCT結構域，是光周期途徑中重要的轉錄因子[16]。LpCO的調節機制與擬南芥CO基因類似，轉錄表現出晝夜振蕩，在長日照條件下，誘導下游基因FT以促進多年生黑麥草的開花。多年生黑麥草的LpGI基因，與單子葉植物、真核生物的GI基因結構整體保守，與草甸羊茅(Festuca pratensis)的GI蛋白最為類似。Gagic等[17]推斷LpGI極有可能與擬南芥GI直系同源，并參與黑麥草光周期開花時間控制。

但是，研究人員還發現，對于溫帶豆科草本如地三葉(Trifolium subterraneum)，其日間長度和光質量響應的整合可能不受CO-like(COL)基因的調控[18]。

1.2 春化作用途徑

春化作用指植物經過一段時間持續的低溫處理，從營養生長向生殖生長轉化并開花的生理現象。小麥、大麥和其他溫帶牧草在春化反應方面表現出廣泛的遺傳差異。根據牧草春化特點，可分為冬性、春性以及弱冬性3種類型[19]。其中冬性品種若未春化，植株則維持在營養生長階段，或營養生長轉化為生殖生長過程持續，致開花延遲。春性品種對低溫反應遲鈍，弱冬性品種只需經歷短暫的春化處理。上述差異體現了重要的農藝價值，因為春性和冬性品種的最佳播種日期不同，適應地區亦不同[20]。

表觀遺傳調控在春化途徑中扮演重要角色，主要通過對表觀遺傳信息即DNA序列以外的遺傳信息進行調控，如DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑、非編碼RNA調控等。在擬南芥研究中，春化過程與Polycomb Group(PcG)介導的組蛋白甲基化有關。PcG是動植物發育過程中的表觀調控因子，包括Polycomb Repressive Complex 1(PRC1)和Polycomb Repressive Complex 2(PRC2)兩種復合物。PRC2復合體決定H3K27me3的形成，當H3K27me3積累到一定程度時，染色質表觀呈現抑制狀態，此時靶基因轉錄水平會顯著降低。因此春化發生后FLC表達水平降低，其主要原因是長時間低溫處理后FLC染色質從轉錄激活狀態向轉錄抑制狀態轉變，且伴隨著H3K4me3、H3乙酰化等轉錄激活標記的去除和H3K27me3、H3K9me3等轉錄抑制標記的積累。可見，春化對FLC等開花抑制因子的轉錄抑制受到PRC2復合物調控[21]。

FLC基因一般通過抑制FT和SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)的表達來推延植株開花。因此，FLC基因表達的下調解除了對FT和SOC1基因表達的抑制作用，進而加速了植物的開花進程。

目前，發現麥類作物中春化作用途徑控制開花的基因主要有VRN1、VRN2、VRN3以及VRN4，他們通過各自的方式一起調控麥類作物開花[22]。VRN1、VRN2和VRN3之間相互作用形成一個反饋調節環(圖1)[23]。春化前，VRN2約束VRN1、VRN3的表達。春化進行時，VRN1活性隨之上升，VRN2活性隨之下降，此時VRN2的表達受到VRN1的抑制。春化作用加劇時，VRN2對VRN1、VRN3的抑制作用完全消除，VRN1、VRN3的表達加速，到達誘導開花需求的臨界點[24]。可見VRN2對開花具有負調控作用，是開花抑制因子，所以麥類作物主要抑制VRN2基因的表達來促進開花[25]。目前，VRN1、VRN2、VRN3基因均被克隆，VRN4基因僅存在D基因組(VRN-D4)中，且未被克隆。Kippes等[26]發現VRN-D4屬于春化途徑一部分，處于VRN1、VRN2和VRN3基因上游，是VRN1、VRN2和VRN3基因的反饋調節環的一部分。

1.3 自主促進途徑

圖 1 冬小麥VRN1、VRN2和VRN3反饋調節環Figure 1 Winter wheat VRN1, VRN2 and VRN3 feedback regulator rings

自主促進途徑與植物自身有關，是通過植物體內自身特性調控開花的方法，主要通過抑制FLC來促進開花[27]。目前該途徑發現的關鍵調節因子有FCA、CK2、PP2A-B’c、FLD和REF6等基因。依照編碼的蛋白可以劃分為RNA結合蛋白和染色質重塑因子。其中RNA結合蛋白有FCA等基因，是以mRNA 水平來調節FLC基因的表達的；染色質重塑因子包括FLD和REF6等基因，其編碼的蛋白對FLC染色質進行修飾。此外，還有CK2和PP2A-B’c介導FLC的翻譯進而修飾調控開花[28]。總之，自主促進與春化途徑一樣，通過控制FLC基因的表達來促進開花，這使得春化作用途徑與自主促進途徑通過FLC基因連接在一起[29]。最近研究發現，TATA結合蛋白相關因子(TAF)識別基因的核心啟動子，是TFIID復合體中的一般轉錄因子。TAF15b在自主促進途徑中通過上調FLC基因影響擬南芥開花時間[30]。

1.4 赤霉素途徑

赤霉素途徑主要依靠外源施加赤霉素替代春化作用促使植株開花。Yabuta和Hayasi[31]從赤霉菌培養基濾液分離出了一種致使水稻患惡苗病的物質，同時發現該物質對于植物節間生長具有促進作用，因而命名該物質為赤霉素（gibberellin acid,GA）。赤霉素是一種植物激素，合成于植物的芽、嫩葉等。其機理為刺激莖、葉的伸長生長，抑制塊莖形成，抑制側芽休眠，抑制衰老，提高生長素水平等[32]。赤霉素通過激發開花基因LFY的轉錄活性，刺激上調LFY和SOC1基因的表達，進而啟動開花[33]。在Xue等[34]的研究中，編碼赤霉素2-β-雙加氧酶1的基因在水稻胚中高度表達，紅三葉(Trifolium pratense)的早花和中花階段，赤霉素2-β-雙加氧酶也高度表達。

2 開花途徑關系

開花途徑各自孤立，但又彼此聯系。研究表明，開花途徑在節點基因的調控下關聯在一起[35]。其中在擬南芥的開花研究中，發現開花途徑與內源、環境信號相互作用，使這些信號向開花整合基因FT、LFY、SOC1、FLC和CO等基因聚合表達，共同調控開花進程[36]。

FT基因位于不同開花途徑的交匯處，在植物開花調控中起關鍵作用[37]。聯合光周期、春化和自主途徑的信號，調控植物開花。LFY基因既調節花序向花分生組織轉變，又在光周期、春化、自主促進和赤霉素途徑共同作用下控制開花時間[38]，是整合外部環境和內源信息的重要開花控制因子[39]。SOC1是編碼MADS-box的轉錄因子，在花器官發育相一致的葉片和分生組織中表達[40]。在兩個SOC1啟動子處，由CO和FLC共同調控[41]。FLC通過擾亂啟動子的可及性來負調控SOC1，阻止開花，直到植物重新獲得開花能力[42]。SOC1的核心作用是與AP1的同源基因一起調控花序發育的LFY基因[43]。AP1和LFY是將花促進基因連接到花結構發育的兩個主要基因[44-45]。SOC1是各個途徑調節的交叉點。FLC基因與春化、自主途徑密切相關。在春化過程前，FLC抑制花發生，阻止頂端分生組織轉化為繁殖結構所必需的生理變化[46]。在長時間暴露于寒冷之后，FLC被抑制，植物開始開花。Michaels和Amasino[47]認為，自主促進與春化途徑共同協作使得FLC基因受到抑制。CO基因編碼鋅指轉錄因子，其作用受生物鐘和光周期的成花素FT調控[48]。

3 牧草開花的分子機理

3.1 禾本科牧草開花基因研究

3.1.1 黑麥草開花基因研究

多年生黑麥草是世界溫帶地區普遍種植的優質牧草。Gagic等[17]研究發現多年生黑麥草LpGI基因可能與擬南芥GI基因同源，參與黑麥草的光周期開花時間控制。Sk?t等[49]通過關聯分析進行候選基因表型的評估，證實LpHd1除對抽穗有促進作用外，還與開花時間顯著關聯。Fiil等[50]分析多個多年生黑麥草開花控制基因，LpFT3基因的表達由生物鐘控制，與日照長度相關，與春化時間密切相關，過表達LpFT3促進開花；LpTFL1與LpFT基因功能相反，抑制黑麥草的開花；LpCO編碼的蛋白長時間誘導LpFT的轉錄，促進多年生黑麥草的開花；LpVRN1春化處理后開始表達，通過抑制VRN2的表達促進植株開花。

Wang和Forster[51]通過比較基因組學方法鑒定了多年生黑麥草開花誘導途徑以及參與的關鍵基因(圖2、表1)。多年生黑麥草的開花時間通常以抽穗期(HD)來衡量，共鑒定了36個與抽穗期相關的QTL，QTL分布在7個連鎖群上。多年生黑麥草中鑒定的直系同源基因LpFT3，定位于LG7上，該基因的表達處于生物鐘控制之下，與日照長度、春化時間密切相關。第2個中央整合子，SOC1的表達受FT的調控以促進發育，鑒定的SOC1的直系同源基因LpSOC1定位在LG6上。此外，發現 MADS-box基因LpMADS1(與LpVRN1相同)和LpMADS2具有SOC1-like基因的功能。春化途徑中，LpVRN1是單子葉植物TmVRN1基因的假定直系同源基因，由春化誘導，位于多年生黑麥草的LG4上。3個含MADS-box結構域的基因(LpMADS1、LpMADS2和LpMADS3)被春化處理上調，另一個含MADS-box的基因LpMADS10基于與LpMADS1的蛋白質- 蛋白質相互作用而被確定，并被證明是通過春化處理下調的。LpMADS1與LG4上的LpVRN1基因座相同，LpMADS2、LpMADS3和LpMADS10的位置是未知的。光周期途徑中，LpCO基因定位在LG7上，與AtCO具有類似的組織結構，2個外顯子和1個含鋅指結構域的內含子，啟動子區域的序列與水稻OsHD1和大麥HvCO的相應區域也有很高的相似性。LpCOL1位于LG6上，與LG7上報道的其他兩個CO-like基因座不同。LpCOL1顯示具有與LpCO類似的晝夜節律調節模式，而不影響春化。LG3上的LpGI基因與其他單子葉植物和真核生物的GI基因具有高水平的結構保守性，并表現出晝夜模式。LpGI的組 成型表達充分補充了擬南芥、gi-3、突變中的缺陷，證實了黑麥草基因的功能狀態。屬于自主途徑的FLD基因的同源基因也在LG2上被鑒定和定位，但基因功能尚未鑒定。

圖 2 多年生黑麥草開花調控示意圖Figure 2 Perennial ryegrass flowering control schematic diagram

3.1.2 鴨茅開花基因研究

鴨茅(Dactylis glomerata)是禾本科鴨茅屬的多年生牧草，在世界溫帶地區普遍分布和種植。近年來，鴨茅開花分子的探索得到了很好的開展。Xie 等[52]以晚熟和早熟鴨茅基因型為親本構建了F2作圖群體，共檢測到7個影響開花性狀的QTL，分別位于第2、5、6組，解釋表型變異在7.85%～24.19%。基于水稻、小麥、黑麥草、高羊茅(Festuca elata)等物種的開花基因(如FT、Hd、VRN等)的保守序列設計基因探針，對鴨茅開花基因序列進行捕獲，涉及引物在作圖群體里擴增，最終在鴨茅第3號連鎖群上成功定位了VRN3基因[53]。Zhao 等[54]對鴨茅 F2群體的 214 個單株和親本進行高通量測序，構建了四倍體高密度遺傳連鎖圖譜，結合兩年三點的開花表型數據，定位了與開花相關的CO、FT及VRN1基因位點5個。Zhao 等[55]利用CONSTANS(DgCO1)，FLOWERING TIME(DgFT1)、a VRN1 like MADS-box(DgMADS)和PHOTOPERIOD(DgPPD1-like)共 4個開花候選基因在150個單株組成的關聯群體里進行關聯分析，研究發現DgCO1基因與鴨茅開花顯著關聯。

Feng等[56]利用鴨茅不同時期花序進行轉錄組，測序共鑒定了77個與開花相關的基因(圖3)。其中，有VRN1、VIN3和FRI等24個與春化有關的候選基因，TIC、COL和FD等20個與光周期途徑有關的候選基因，以及12個生物鐘候選基因、8個自主促進候選基因、5個赤霉素候選基因、4個衰老候選基因和4個整合基因。光周期途徑相關基因在第2階段和第5階段富集，表明該途徑中的基因可能對不同長度的日照時間有反應。此外，光合作用相關基因在春化期表現出強烈的階段依賴性和高表達水平，這可能表明這些基因是緊密共表達的。VRN1和FRI等大多數春化相關基因在第2階段和第5階段高水平表達。VRN1在第2階段的高水平表達符合低溫誘導VRN1。在擬南芥中，FRI是一個上游調控因子，通過激活FLC，抑制整合子FT的表達，從而導致晚開花。數據顯示，在第2階段期間FRI高表達，然后在第3階段期間急劇下降，表明春化導致FRI降解。FLC在春化階段表達量較低，隨后逐漸增加，直至抽穗 期。相反，FT在春化過程中表達量較高，而在其他時期表達量較低，這說明低溫抑制FLC表達和解除FT抑制導致開花。

表 1 多年生黑麥草開花途徑參與基因Table 1 Genes involved in flowering pathway of Perennial ryegrass

續表 1Table 1 (Continued)

3.1.3 羊茅屬牧草開花基因研究

陳錫等[57]通過RACE技術，用高羊茅“黔草1號”作為材料，克隆植物開花基因FT，命名為FaFT2。推斷FaFT2與高羊茅光周期具有一定的關聯性，過度表達可能導致植株提前開花(表2)。王小利等[58]根據多年生黑麥草VRN1基因序列設計的引物，用高羊茅莖基部組織的mRNA 為模板，進行RT-PCR

圖 3 鴨茅開花調控示意圖Figure 3 Dactylis glomerata flowering control schematic diagram

分析。結合 3' RACE 和 5' RACE 法從高羊茅中擴增出VRN1的全長cDNA 序列，命名為FaVRN1，發現該基因具有高度的保守性，是開花誘導基因。

表 2 牧草開花基因Table 2 Forage grass flowering gene

續表 2Table 2 (Continued)

在草甸羊茅(Festuca pratensis)研究中，Shinozuka等[59]評估了開花時間相關基因的核苷酸多樣性。對草甸羊茅VRN1、CO、FT1和CK2α直系同源基因FpVRN1、FpCO、FpFT1和FpCK2α進行重新測序，并對3個樣本組內的核苷酸多樣性進行評估。證明FpVRN1誘導FT1基因表達，在春季促進生殖器官的發育；FpCO聯合FT基因的啟動子以啟動表達；FpFT1誘導植株提前開花；FpCK2α在短日照條件下通過間接相互作用，增強CO-like蛋白質的功能。

3.1.4 扁穗冰草開花基因研究

Zeng等[60]在扁穗冰草(Agropyron cristatum)研究中通過RNA-Seq和差異基因表達分析，研究開花發育的基因表達。對四倍體扁穗冰草的3個發育階段，即莖伸長期(VS)、孕穗期(BS)和開花期(AS)進行轉錄組分析。總共確定了113個開花時間相關基因，123個MADS-box基因和22個CONSTANSLike(COL)基因，其中發現ACOL作為CO候選基因，在葉片中特異性表達。產生一套新的基因組資源，用于鑒定和表征與扁穗冰草開花相關的基因和途徑。該發現不僅證明RNA-Seq和差異基因表達分析對無參考基因組物種的復雜性狀的相關基因的有效性，而且提高了我們對扁穗冰草光周期- 生物鐘-CO-FT的開花啟動調控途徑的認識。

3.1.5 二穗短柄草開花基因研究

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)屬禾本科早熟禾亞科，由于其為一年生，生命周期短；株型小、易栽培；天然狀態下自花授粉；易遺傳轉化；具有豐富的遺傳變異材料。因此是研究麥類植物基因組學的優良模式材料。Lomax等[61]在二穗短柄草中對減少春化需求的突變體進行篩選時，鑒定出了隱性等位基因ENHANCER OF ZESTELIKE 1(EZL1)。EZL1是擬南芥CURLY LEAF 1的直系同源基因，是編碼PRC2的催化亞基。在EZL1突變體的轉錄組研究中，發現相比于無春化的野生型材料，EZL1-1中有近1 400個基因差異表達，并且約有800個基因在EZL1-1突變體中上調。其中前十個最高表達的基因中，有4個涉及開花：AGAMOUS(AG)、VRN1、SOC1和SEPALLATA 3(SEP3)。 當AG、VRN1、SOC1和SEP3過度表達時，可能會促進EZL1突變體表型快速開花。

3.2 豆科牧草開花基因研究

3.2.1 苜蓿屬牧草開花基因研究

Gao等[62]在紫花苜蓿(Medicago sativa)研究中表明，存在于植物分生組織中的SPL13在營養生長和生殖發育過程中起著至關重要的作用。通過SPL13過表達和SPL13基因沉默兩種紫花苜蓿植株進行基因功能研究，過表達植株生長阻滯、枝條扭曲、葉片向上卷曲；沉默植株觀察到更多的側枝和開花時間延遲，表明SPL13參與枝梢發育的調控，過表達促進開花。使用基于新一代測序技術的SPL13 RNAi植物的轉錄組分析來鑒定可能被SPL13直接靶向和下調的下游基因，將SPL13與MYB112基因聯系起來，表明MYB112受到SPL13的靶向和下調，基于下一代測序的轉錄組分析和染色質免疫沉淀分析，表明MYB112可能參與調控苜蓿營養生長的過程。Aung等[63]研究表明，過度表達microRNA156(miR156)，紫花苜蓿表現出一種明顯的表型，節間長度縮短，開花時間延緩，纖維素含量增加，木質素含量減少，生物量產量明顯提高。

在蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)研究中，WOX家族成員STENOFOLIA(STF)在葉片的背面和正面交叉處的特定葉細胞中表達。Liu等[64]通過在六倍體小麥中表達M. truncatula STF，與對照相比，轉基因植物明顯呈現葉片加寬，開花加速和葉綠素含量增加，表明STF參與植株葉片的擴展。

3.2.2 三葉草屬開花基因研究

在紅三葉(Trifolium pratense)的研究中，Kovi等[65]選擇對具有弱結實率的‘Tripo'品種和具有強結實率的‘Lasang'品種的基因型進行轉錄組分析。發現WAT1相關蛋白是主要負責跨膜轉運蛋白活性的細胞壁蛋白，該基因在‘Tripo'花蕾中的早花和中花發育時期表達下調，對其結實能力和種子產量都有負面影響；NIP4-1是水通道蛋白基因家族成員，在‘Lasang'中的早花和中花階段顯著上調，提高該品種的種子產量；ZFP4在早花和中花階段高度表達，增強結實；ERF106是APETALA2(AP2)基因家族一部分，在‘Lasang'花蕾的早花和中花階段過度表達，在‘Tripo'后花階段表達下調，控制種子重量；Pt4屬于調控植物細胞磷穩態的基因，在中花和后花階段過表達，提高種子產量。在紅三葉品種中對上述基因研究表明，這些基因均在不同開花時期出現了基因表達上的差異，進而對種子的結實能力以及種子的產量產生影響。

Navarro等[66]使用深度測序技術調查長日照植物地三葉(Trifolium subterraneum)在3個時間點的不同光譜下的轉錄活性，發現以地三葉為模型的長日照植物在FR光下會加速與開花途徑相關基因的上調，結果表明COL和WNK5-like蛋白介導富含FR光下的開花啟動。

3.2.3 白羽扁豆開花基因研究

Adhikari等[67]通過檢測白羽扁豆(Lupinus albus)F1、F2和F2衍生的F3代，在兩個育種群體中研究開花時間的遺傳，發現白羽扁豆開花受兩個互補的顯性基因Ef1和Ef2控制：當兩個顯性基因都存在時(Ef1_、Ef2_)，表型為早花；當兩個顯性基因都不存在時(ef1ef1、ef2ef2)，表型延遲開花；如果只有一個基因存在(Ef1_、ef2ef2或ef1ef1、Ef2_)，表型是中等的。

4 展望

開花是牧草重要的生命過程，是眾多基因控制的數量性狀。其調控對于牧草生存和繁殖至關重要，受到環境條件和發育規律的影響，這種影響牽涉復雜的網絡信號。因此，牧草開花的分子機理研究對控制牧草的開花進程起重要作用，同時可以有效解決牧草產量低、質量差和經濟效益低下等問題，進而培育優良品種，實現牧草的高產和穩產。目前，隨著分子生物學的發展，人們對于牧草開花機制進行了大量的研究，已形成逐步完熟的開花體系，但仍有問題尚未解決。

首先，目前對于開花調控分子機理的關注主要集中在擬南芥、水稻、小麥等模式植物中，對多年生牧草的開花研究很少，所以當前植物界開花機制的適用性還需進一步深入。

其次，盡管開花特異性信號傳導途徑的基因功能在非模型牧草中是非常保守的，但是這些基因的功能特異性有時是不同的。有些基因并非在相同的植物物種中具有相同的功能，其基因功能可能根據環境條件特別是季節長度的緯度變化而發生改變。

此外，雖然FT基因調控牧草開花的研究越來越深入，但其作用機制仍存在很多問題。FT基因如何調控下游基因，FT在開花途徑交匯節點如何整合信號等問題都需進一步探索。為研究FT轉運機制，人們提出很多方法。其中篩選FT互作蛋白法有助于進一步研究FT調控開花的分子機理，同時有助于發掘FT蛋白調控其他生長發育的功能；GI基因參與多條開花途徑，并與其他基因相互作用，但是其確切的分子功能仍不清楚，如何受晝夜節律調控，如何控制CO的表達等都需進一步深入研究。對草類植物MADS-box基因的研究很少，因此有必要繼續擴大研究范圍以補充MADS-box基因的作用機制。

如果以上問題可以解決，牧草開花作用機制的研究將會更加透徹。隨著測序技術的進步和生物信息學的發展，將會有更多的遺傳信息被發現，這對牧草培育具有重要意義。