植物器官大小变异，尤其是果实与种子的大小调控是一个重要的科学问题。茄科(Solanaceae)酸浆属（Physalis）的一些植物是重要的园艺作物和蔬果作物。它的果实主要由膨大的宿存花萼（也称“中国灯笼”）和包裹于其内部的浆果两部分组成。酸浆属浆果大小自然变异很大，而浆果大小及其自然变异的调控机制尚不清楚。番茄中，FW2.2基因是番茄由野生种到栽培种驯化过程中的一个关键基因，负调控心皮细胞的分裂，可解释约30％的果实大小差异。酸浆属和番茄属具有较近的进化关系。因此，本课题研究了FW2.2同源基因在酸浆属植物浆果大小及其自然变异调控中的作用和机理。主要研究内容和结果如下:　　石蜡组织切片结果表明开花前心皮细胞分裂的差异和果实发育后期细胞膨大的差异共同造成了成熟浆果大小的分化。酸浆属基因组中存在三个FW2.2基因的同源序列，系统进化分析和基因组的共线性分析表明Physalis FW2.2-like1是番茄FW2.2的直系同源基因，又将其命名为Physalis Organ Size2(POS2)。在酸浆属中，POS2及同源基因POS2L1和POS2L2构成POS2基因家族。表达分析结果表明与小果实酸浆相比，大果实酸浆中只有POS2基因在花与果发育过程中为异时表达，且其表达量与酸浆属花前心皮细胞的分裂呈显著负相关。POS2的原位杂交信号主要集中于胚珠及其着生的胎座附近，表明它可能参与以上器官的生长发育，并决定其大小。通过病毒诱导的基因沉默体系(Virus-induced genesilencing，VIGS)分别特异地降低或敲除POS2基因家族三个成员的表达，表型分析发现该家族中只有POS2参与了果实大小的调控。通过RNA干扰(RNAi)转基因特异敲除POS2基因，浆果和种子显著增大，然而细胞学分析表明细胞大小并没有改变;另一方面，过表达转基凶植物的浆果等器官变小，而且细胞的大小同样没有明显改变。因此，在酸浆属中POS2通过负调控细胞分裂来影响浆果、种子等器官的大小。　　在花发育前期POS2的表达与PfCyclinD2;1（细胞周期G1/S转换过程中的一个关键基因）的表达呈显著负相关，POS2很可能通过负调控PfCyclinD2;1而整合到细胞分裂周期中。然而亚细胞定位显示POS2是一个膜定位蛋白，那么该基因是如何控制细胞分裂的呢？通过酵母双杂交和BiFC互作分析，发现POS2可以与MADS-domain转录因子PfAG2互作，而且推断POS2两跨膜区之间的16个氨基酸直接参与蛋白互作。酵母单杂交与毛酸浆原生质体中LUC活性分析显示PfAG2等可特异地识别CArG-box元件并结合到PfCyclinD2;1启动子上，抑制PfCyclinD2;1的表达，并且POS2可以加强这种抑制效果。因此，POS2可通过MADS-domain转录因子PfAG2等调控细胞分裂。　　本课题在酸浆属17个种48个种源中进行了POS2序列变异、基因表达和器官大小变异的关联分析。结果表明蛋白质序列的变异与果实大小无关，而POS2基因的表达在种间群体水平上与浆果、种子等器官大小和PfCyclinD2;1基因的表达呈显著负相关。因此，POS2基因的表达变异负责酸浆属种间浆果和种子大小的自然变异。但是，通过对启动子和内含子的分析，并没有发现和表达差异严格相关联的序列变异，推断可能是POS2基因上游远距离处未知序列的变异或者反式作用因子的变异导致了其表达的变异。　　综上所述，POS2通过影响细胞分裂周期来调控酸浆属浆果与种子大小;POS2表达量的改变与这些器官大小的种间变异相关;本研究提出了POS2调控细胞分裂的全新工作模型。这些研究结果为园艺作物酸浆属植物增产育种提供基础，对理解浆果与种子大小变异的进化具有重要意义。