PttKN1(Populus tremula×tremuloides KNOTTED1)是从一种杂交杨的维管束形成层中分离的，属于第一类KNOX基因家族的基因。第一类KNOX基因家族成员编码的蛋白质作为一种转录因子，业已发现在植物的生长发育过程中扮演重要角色。早期研究表明，第一类KNOX基因家族的成员不仅在分生组织中表达，决定分生组织的命运，同时还控制侧生器官的起始和发育，当其在转基因植物中异位表达时，造成一系列叶型、株型和花型发育的异常，同时维管组织的发育模式也发生改变。为了研究多年生木本植物第一类KNOX基因的功能和探讨导入该基因筛选新、奇、特花卉的可能性，本研究采用根癌农杆菌介导的叶盘转化法和花序浸染法，将来自杨树的PttKN1基因导入了花卉植物矮牵牛和两种不同生态型(Nossen和Landsberg erecta，Ler)的拟南芥基因组中，并从形态、解剖、分子等水平，分析了该基因的异位表达对转基因植物生长发育的影响及其与ERECTA基因的互作机理。其主要结果如下：1．通过农杆菌介导的叶盘转化法共获得了21株PttKN1转基因矮牵牛。根据表型，这些转基因植株被分成了七种类型。RT-PCR法检测证明，其中六种为PttKN1表达阳性植株，其中4种类型的叶花形态发生了明显改变，有一定的观赏价值。通过农杆菌花序浸染法，共获得64株PttKN1转基因拟南芥，其中Nossen生态型29株，根据表型分为2个类型；Ler生态型35个，根据表型为分3个类型。RT-PCR法检测证明，绝大多数为阳性。2．PttKN1基因在矮牵牛中过量表达时，1)叶片变小，叶形变化多样，叶片上有异位分生组织的生成；2)无叶柄，中脉缩短，主脉缩小，次脉加大，脉序改变；3)节间距缩短，植株矮化，严重矮化的植株为矮小簇生状；4)植株失去顶端优势，整个植株呈丛生状；5)花冠变小，花瓣扭曲，花瓣之间出现深裂，花瓣的维管束发育异常，花瓣上出现瘤状突起和刺状突起，颜色加深；6)茎形成层的细胞层数目增多。3．PttKN1基因在Nossen生态型拟南芥中过量表达时，叶片由原来的锯齿型改变为羽状全裂型。缺刻叶的叶柄加宽，叶柄中维管束的间距增大，叶脉模式紊乱，细胞形状改变，体积增大。4．PttKN1基因在Ler生态型拟南芥中过量表达时，叶的背腹极性受到干扰，叶表皮细胞形状异常，叶片生长不对称，并且发生扭曲；叶脉不对称分布；花序数及花蕾数增多。从上述结果可以得出以下结论：1．不同植物有各自不同的叶型发育模式，在不同叶型发育模式的植物中，PttKN1基因的异位表达导致叶片产生不同的缺刻，如在矮牵牛中，叶子由原来的全缘椭圆型变为掌状全裂型；在拟南芥(Nossen生态型)中，叶子由原来的锯齿状长椭圆型变为羽状全裂型。2．PttKN1基因表达能促进花分生组织的发生和活性，因为在ERECTA基因功能缺失的情况下，PttKN1基因的异位表达能够使拟南芥的花序及花蕾数增多。因为花序数及花蕾数是与作物产量有关的重要农艺性状，所以弄清第一类KNOX基因与ERECTA基因的互作机理可能具有一定的应用价值。3．由于PttKN1基因编码的蛋白是一个转录因子，具有使细胞处于未决定状态的能力，而ERECTA基因编码的是一个受体激酶，具有传递细胞信号的作用。所以PttKN1基因的作用可能是产生多能细胞，而ERECTA基因的作用则是协调这些多能细胞的增殖与分化。4．PttKN1基因在维管组织的发育中扮演一定的角色，当其过量表达时导致叶柄加宽，主脉缩小，次脉加大，脉序改变，茎形成层的细胞层数目增多。因此，PttKN1基因对叶型和花冠的影响有可能是通过影响维管束的发育而实现的。