豆科模式植物百脉根中TCP domain基因的生物学功能与花瓣发育的研究

摘要

本文以豆科模式植物百脉根(Lotus．／aponocus)为研究对象，成功地建立了豆科植物花发育的研究系统。通过扫描电镜观察研究了百脉根花序、花和花瓣发育过程，并依据其发育的特征对这些发育过程进行了精确的分期。 TCPdomain基因是一类在植物中广泛存在的关键的发育调控基因，它的不同成员在不同物种中参与了多种多样的形态发育过程。我们对百脉根中的两个TCPdomain基因——Ljcycl和Ljcyc2的表达模式和生物学功能进行了研究。 RNA原位杂交实验表明，Ljcycl基因最早在营养生长时期的茎顶端分生组织(SAM)和初级花序分生组织的一侧表达。在花原基起始后的花发育1期，Ljcycl基因在同一时间，分别在花原基的中央和背部表达。随着花原基的进一步发育，Ljcycl基因在花原基的中央和背部的表达范围和强度逐渐增加。在花发育的7期，Ljcycl基因主要集中在心皮和背部的花瓣(旗瓣)中强烈表达。 Ljcyc2基囟的最早表达出现在初级花序(I，)顶端分生组织一侧的几层细胞中。当次级花序原基起始后，Ljcyc2基因在次级花序原基与初级花序相交处表达。当次级花序原基发育到4期时，Ljcyc2基因的表达会出现在次级花序(I2)的顶端中央区域。当花原基从I2起始后(花发育1期)，Ljcyc2基因的表达就会随之扩展到花原基的背部区域。随着花分生组织的发育，基因表达的区域也在扩大，涵盖了整个的背部区域，但并不包括心皮原基。从花发育的5期开始，Ljcyc2基因的表达逐渐集中到背部的萼片和花瓣中。在更后的发育时期，Ljcyc2基因只在背部的花瓣(旗瓣)中强烈表达。通过对Ljcyc2转基因植株的分析表明，Ljjcyc2基因不仅参与了百脉根花背腹极性的建立，而且还参与了花序的发育，与花序的结构有关。这是首次证明了在植物中，存在着与花序结构调控和发育有关的TCPdomain基因家族的成员，这将为我们深入了解TCPdomain基因功能的多样性提供帮助。 另外，我们对一类特异的只影响侧部花瓣属性的等位突变——kw1、kw2和kw$进行了遗传和形态的分析。结果表明，在百脉根花的发育过程中，KW基因决定了侧部花瓣(翼瓣)的属性，当KW基因突变后使得侧部花瓣腹部化。

目录

综述参与植物重要三维形态发育与进化的TCP domain基因家族

第一部分豆科模式植物百脉根中TCP domain基因的生物学功能研究

第二部分百脉根花瓣发育的研究

参考文献

附录

致谢