蝴蝶兰,兰科(Orchidaceae),蝴蝶兰属,原产于热带雨林,肉质根,附生生长。花色壮美,花型奇特:花瓣化的萼片3枚,侧花瓣2枚以及唇瓣1枚;具有两侧对称结构。颜色和花型独特的唇瓣吸引传粉者,为传粉者采集花蜜提供平台。典型的“ABCDE”模型以及“四聚体模型”不能很好地解释蝴蝶兰花器官发育机理。目前,花器官发育研究主要集中于MADS-box基因,有关MADS-box基因上游调控因子或者互作蛋白成为新的研究方向。小兰屿蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)为兰花的模式植物,其基因组于2015年公布。自然突变体(侧花瓣突变为唇瓣样结构,称peloric mutant)为揭示唇瓣发育提供研究材料。本研究利用转座酶研究染色质可进入性的高通量测序技术,挖掘到调控唇瓣发育关键转录因子PeNAC67。PeNAC67基因全长为1356bp,开放阅读框长981bp,共编码326个氨基酸。为典型的NAC蛋白家族转录因子,具有NAM结构域,包含A、B、C、D、E五个亚结构域,此外PeNAC67与兰科植物中的铁皮石斛(Dendrobium catenatum)、深圳拟兰(Apostasia shenzhenica)聚类较近,且属于单子叶植物分支。生化分子试验验证,PeNAC67为核定位转录因子,具有转录激活活性,依据蛋白结构域对其分段研究,发现C端在激活活性中发挥主要作用。q RT-PCR分析,PeNAC67遍在表达,但生殖器官中表达量显著高于营养器官,且随着花器官发育表达量显著增加。烟草中病毒诱导的同源基因Nb NAC18沉默,导致烟草花瓣数目增加。而小兰屿蝴蝶兰中病毒诱导的PeNAC67基因沉默,自然突变体花瓣恢复野生型表型,由此可见PeNAC67正向调控唇瓣发育。此外,本研究选择商业品种“大辣椒”蝴蝶兰,沉默PeNAC67基因发现花瓣之间间距变小。综上,可知PeNAC67与花器官发育密切相关,PeNAC67转录因子正调控唇瓣的发育。已知B类的MADS-box基因在花瓣发育中发挥重要作用,酵母单杂交试验发现NAC67并非B类MADS-box基因的上游;酵母双杂交及Bi FC试验发现PeNAC67与PeMADS3存在互作,从而影响唇瓣的发育。qRT-PCR分析PeNAC67与“P code”学说中重要MADS-box基因共表达机制,表明沉默株系中花瓣密切相关的MADS2和MADS10表达显著高于唇瓣相关的MADS3和MADS9。综上,本研究从互作及共表达机制两个层面揭示了兰花唇瓣发育的分子机制,为今后小兰屿蝴蝶兰花器官研究提供基础。