叶片是植物进行光合作用的主要器官,可以将二氧化碳和水转化为碳水化合物,为植物生长提供重要的碳源。研究表明,植物的叶序存在着对生、互生以及轮生等不同类型;同一种植物在不同发育时期也有不同的叶序形态特征,但这一精细的调控过程仍有待研究。金鱼草(Antirrhinum majus)作为分子生物学和花卉育种研究的主要模式植物,叶序和花随着植株的生长发育,其结构特征发生有规律的转变。当前,尽管对金鱼草花的发育和形态建成有了广泛的研究,但对于叶序在茎上的排列及调控机制仍知之甚少。本研究以模式园艺植物金鱼草叶序为研究对象,着重分析不同发育时期叶序的分布特征,筛选和阐明了重要调控基因在叶序发育过程中的作用,研究结果不仅丰富了叶序发育的理论研究内容,也为选育一定叶形的金鱼草新品种提供重要参考依据。所得的主要结果有:1.运用植物形态解剖学的方法,对不同节点的茎尖分生组织进行形态解剖观察,发现金鱼草主茎在第1到第6节点区产生对生叶原基,后期转变为交互对生叶序;随后,叶序逐渐由对生向互生过渡,在第7节点,24.4%的生长锥转换为对生叶原基,形成交互对生叶序,而75.6%的生长锥形成互生叶原基。在第8节位点,仅有16.0%的生长锥产生对生叶原基,互生叶原基占84.0%。而在第9节位到第13节位,顶端分生组织(SAM)区域主要产生互生叶原基,最终发育成为互生叶序。由此可知,金鱼草在生长过程中,叶序发生转换位点主要在第7和第8区域的叶原基,为后期筛选叶序转变调控基因提供了重要的取材依据。2.根据上述叶序形态学解剖结果,本研究选取了四个叶序发生交换的关键位点,使用Solexa/Illumina RNA-seq高通量测序来评估不同叶序模式下转录组水平的变化。最终拼接组装得到58509个unigenes,总长度为50793970,平均长度为868.14。热图分析发现大量与叶序发育和形成相关的差异基因,尤其是在激素感知和信号转导、碳水化合物生物合成和代谢以及重要调控的转录因子等方面具有较多的差异基因。后对这些上调和下调的差异基因进行功能注解和GO分析;KEGG富集发现这些差异基因主要位于119条信号通路中。qRT-PCR用于进一步分析激素信号通路、碳水化合物代谢及转录调控等相关基因的表达水平。除此之外,我们也发现大量未被注释的差异基因,为进一步研究其功能奠定了基础。3.转录因子在调节下游功能基因表达发挥重要的作用,在我们构建的不同金鱼草叶序文库中发现大量差异表达的转录因子,结合前期研究结果,发现MYB基因家族AmDIVARICATA(AmDIV)转录因子在不同叶序转变过程中具有较高表达水平,对该蛋白进行了同源性比较和进化树构建,发现它与pan基因具有较高的相似性,组织特异性表达分析发现AmDIV在金鱼草的根、茎、叶组织中具有表达,尤其在SAM中具有较高的表达水平。亚细胞定位结果表明,AmDIV蛋白定位于细胞核中。后将AmDIV基因在拟南芥中过表达,相对于野生型植株,转基因拟南芥叶序发生了畸变,在叶片上长出花絮结构。而在幼苗期主根系长度缩短,侧根数量明显增多,叶片大小显著增加,花芽分化和花序抽出推迟,最终植株高度有所增加,体现出营养生长期延长,生殖生长延后的性状。尤其是在IAA诱导处理后,转基因植株根毛增多,说明AmDIV转基因可能参与调节生长素信号在植株中的不均衡分布。综上所述,本研究通过组织器官解剖,初步确定叶序形态转变的四个关键位点,并进行转录组分析,探究不同叶序之间的差异基因,选取关键的功能基因AmDIV,并在拟南芥中过表达,分析对其叶序形态和生长发育的影响,后用IAA处理转基因拟南芥植株,检测过表达AmDIV植株的生长状态,初步探明AmDIV基因可能参与调节金鱼草叶序形态的建成。