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本研究主要以豆科植物百脉根(Lotus japonicus)为主要材料研究了豆科植物花发育分子机理。利用生物数据分析克隆候选基因,在百脉根中获得了4个TCP-domain基因片段(Ljcyc1、Ljcyc2、Ljcyc3和Ljcyc5)。序列分析表明,这些基因片段均包含TCP结构域和R区属TCP结构域的CYC/TB1亚家族。通过筛选基因文库和5’-RACE获得与金鱼草Cyc基因最为同源的Lcyc1和Ljcyc2的全长基因片段: Ljcyc1基因编码370氨基酸,包含一个613bp的内含子;Ljcyc2基因编码413氨基酸,包含一个235bp的内含子。从Ljcyc1序列推断,其编码的蛋白在氨基酸序列上与CYC的一致性为39%,相似性达到42.6%,;Ljcyc2所编码的蛋白与CYC的一致性为41.8%,相似性达到46.3%。利用3’-RACE和PCR从大豆中分离到Ljcyc1、Ljcyc2和Ljcyc5的同源基因片段,分别称为Socyc1a、Socyc1b、Socyc2、Socyc5a,Socyc5b。从豌豆中分离到Ljcyc1基因的同源基因片段Pcyc1。这些基因片段均包含TCP结构域和R区,属含有TCP结构域的CYC/TB1亚家族。本实验对Ljcyc1和Ljcyc2等基因的时空表达模式进行了深入的研究。RNA原位杂交表明: Ljcyc2在花原基发育过程中具有与金鱼草Cyc类似的不对称表达模式,但同时又在花序原基中表达。提示Ljcyc2不仅与花的不对称性发育紧密相关,而且也参与了豆科花序原基的发育。利用转基因技术对Ljcyc2的功能作了进一步的研究:在Ljcyc2过量表达的转基因植株中可以观察到两个翼瓣形态发生改变,与旗瓣形态相似,花序结构也可发生变化;在导入Ljcyc2反义工程质粒的转基因株系中,可以观察到两个翼瓣形态与龙骨瓣相似。这些结果验证了Ljcyc2基因不但与花型发育有关,而且还与花序及花器官的发育有关。Ljcyc1原位杂交结果表明:Ljcyc1在营养生长期向生殖生长转化时,在顶端分生组织(I1)中表达;在花序原基的表达与Ljcyc2相似,但亦有显著区别,提示Ljcyc1与Ljcyc2有功能上的异同,也参与了花序和花不对称性发育的过程。对转基因株系的分析表明,Ljcyc1基因的功能有可能主要与花瓣的数目与对称性有关。与此吻合的是,通过转基因技术影响Ljcyc1基因的表达,观察到花瓣数目、翼瓣和龙骨瓣的形态发生变化。本实验证明:豆科中存在TCP结构域基因家族;在百脉根基因组中,Ljcyc1和Ljcyc2参与了花对称性的发育,而且还与花序结构和整株形态的建成有关。我们的结果表明,调控高等植物花型发育的分子机理有可能是保守的;利用百脉根系统进行花发育分子机理的研究,有着独特的优越性,可以弥补传统模式植物研究系统的不足。