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菊花(Chrysanthemum morifolium)的头状花序由两侧对称的雌性舌状花和辐射对称的两性管状花组成,不同的花对称性和性表达形式是两种小花的主要差异所在,但其分子调控机制均不明确。前人研究表明,花对称性调控基因也能够影响生殖器官(尤其是雄蕊)的发育,因此从花对称性方面研究菊花的小花发育,将有助于明确菊花头状花序形态建成的分子机理,也将有助于深入理解菊花雌全同株性系统,为菊花花型分子育种提供理论基础。本课题组从菊花转录组数据中筛选出与花对称性相关的ECE(CYC/TB1)及与雌雄蕊发育相关的WUSCHEL(WUS)转录因子基因,并对CYC2类ECE基因做了初步研究。鉴于此,本研究采用RT-PCR结合RACE的方法分离了 CYC1和CYC3类ECE及WUS基因,利用实时荧光定量PCR的方法对其表达模式进行了对比分析,并通过在拟南芥和菊花中过表达验证基因的功能;在此基础上,进行酵母双杂交和双分子荧光互补试验全面分析ECE和WUS转录因子间的蛋白互作模式,并通过染色体步移法克隆了一个CYC3类关键基因的启动子,采用酵母单杂交的方法研究其上下游调控关系。本研究的主要结论如下:(1)从菊花’粉地毯’中克隆得到2个CYC1类和3个CYC3类ECE基因,分别命名为CmCYC1a～1b及CmCYC3a～3c,其中CmCYC1b存在可变剪切现象,分离得到两个转录本CmCYC1b-1和CmCYC1b-2。(2)ECE基因的表达模式分析表明CmCYC2是小花花型调控的关键因子,其中CmCYC2c和CmCYC2e是决定和维持舌状花属性的两个主要基因,而CmCYC2b和CmCYC2d可能在舌状花花瓣融合中有重要作用;此外,CmCYC1和CmCYC3可能参与花对称性及雄蕊发育的调控,并能促进舌状花花瓣融合。(3)CmCYC1和CmCYC3的过表达拟南芥株系中雄蕊数量减少,且花对称性都有不同程度的改变,推测在头状花序形成过程中,CmCYC1和CmCYC3是雄蕊发育的主要调控基因,参与花对称性调控。此外,CmCYC3a能显著抑制营养生长、延迟花期。在株型方面,过表达CmCYC1a后拟南芥侧枝增多,顶端优势不明显,与其它CmCYC1和CmCYC3基因抑制侧枝生长的功能完全相反。(4)提出菊花ECE转录因子间的蛋白互作模式,其中CmCYC2是花对称性的主要调控因子,而CmCYC1及CmCYC3则调控雄蕊发育,并参与花对称性的调控,三类ECE转录因子通过蛋白互作共同参与到小花对称性和雄蕊发育的调控当中,并最终影响头状花序的形态建成。(5)从菊花’粉地毯’中克隆得到CmWUS基因,其在雌雄蕊和管状花中高表达,过表达拟南芥株系中花对称性改变,且雄蕊数量减少、角果果荚变短。此外,CmWUS能与CmCYC2d及CmCYC3a发生蛋白互作,且能在酵母体内结合CmCYC3a启动子序列中的顺式作用元件TTAATGG(或TAAT)并激活抗性基因表达,与ECE转录因子共同参与调控花对称性和花器官发育。本研究深入解析了菊花花发育相关ECE和WUS转录因子的功能,并建立了 ECE和WUS间的蛋白互作网络,为菊花花型分子育种提供了理论基础。