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本文以两种豆科植物大豆(Glycine max.)和百脉根(Lotus japonicus)为主要研究对象,探讨豆科植物中TCP domain基因的生物学功能。本课题组在大豆中克隆了Socyc1A、Socyc1B和Socyc2等几个TCP domain基因片段。序列分析表明,它们都具备TCP保守结构域和R区,属于TCP domain基因家族中Cyc/Tb1亚家族。RNA原位杂交实验表明:无论在侧花序还是顶花序,Socyc1A和Socyc2基因,在花原基刚起始时,在花背部有短暂的表达。当花芽原基完全从花序上分离后,Socyc1B在花原基的背部表达,最后集中于背部的花瓣和花芽基部的背侧。大豆花发育过程中,背腹轴向的早期建立依赖于Socyc1A和Socyc2基因的表达,而后期的维持依赖于Socyc1B基因的表达。Socyc1B基因的表达模式与金鱼草中Cyc的表达模式十分类似。所以,尽管豆科与玄参科亲缘关系较远,大豆和金鱼草还是有着共同的遗传机制控制着花的不对称性发育。但是,在大豆中,TCP domain基因的功能并不完全与金鱼草中的Cyc基因和Dich基因相同。Socyc2基因在顶花序中的表达不仅出现在花原基的背部,同时也出现在顶花序分生组织上与花原基相邻的一侧。这表明,Socyc2基因除了在早期建立花原基的背腹轴向外,还可能与花原基从花序的起始甚至与花序的结构有关。Ljcyc3,Ljcyc5基因是豆科模式植物百脉根中的TCP dmain基因,属于Cyc/Tb1亚家族。原位杂交表明,Ljcyc5在次级花序(I2)的基部表达,这与任何已知的TCP dmain基因的表达模式都不同。利用Ljcyc3,Ljcyc5的反义工程质粒对野生型百脉根进行遗传转化,分别获得了来自18块愈伤组织的56株T0代植株(Ljcyc3反义工程质粒),以及来自27块愈伤组织的86棵T0代植株(Ljcyc5反义工程质粒)。T0代植株GUS染色表明,两种反义工程质粒都已经获得了有外源基因插入的转基因植株。进一步的遗传分析在进行之中。为深入研究豆科植物花发育的分子机理,我们构建了百脉根的花发育突变体库,得到了一类翼瓣龙骨瓣化的突变体(kw1,kw2,kw3)。进一步的细胞学和遗传学分析表明,kw1、kw3的翼瓣无论在花瓣形态还是在表皮细胞形态上都与龙骨瓣非常相似;kw1是单基因的隐性突变,并与kw2是等位突变。kw1与百脉根Ljcyc2反义转基因植株杂交的F1出现了翼瓣龙骨瓣化的表型,这表明决定百脉根侧部花瓣(翼瓣)属性基因Kw与决定花不对称性发育的TCP结构域基因之间有相互作用。