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      同一種植物為何會開兩種花?

      發(fā)布時間:2016-06-01
      來源:科技外事處

        閉花受精(Cleistogamy)植物具有非常特殊的繁育系統(tǒng),有的閉花受精植物具有二型花,即同時具有正常開放可進行異交的開放花(chasmogamous flowers)和閉鎖不開放進行自交的閉鎖花(cleistogamous flowers)。植物產(chǎn)生閉鎖花進行后代延續(xù),是被子植物適應(yīng)環(huán)境的一種非常有效的繁殖保障策略。閉鎖花的產(chǎn)生與環(huán)境因素密切相關(guān),一些閉花受精植物的閉鎖花的產(chǎn)生往往與季節(jié)變換、生境改變相關(guān)。與正常的開放花相比,閉鎖花在花構(gòu)造上表現(xiàn)了不同程度的退化,例如花很小,無花瓣、雄蕊數(shù)目減少、子房數(shù)目減少等。開放花和閉鎖花可在同一株植物產(chǎn)生,具有相同的遺傳背景,花結(jié)構(gòu)的改變與基因調(diào)控相關(guān),是開展基因調(diào)控水平上控制花發(fā)育的分子機制研究的理想材料。 

        版納植物園植物進化生態(tài)學(xué)研究組的羅艷博士與美國北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校宋葆華博士等人選用了二型閉花受精植物石竹科孩兒參(Pseudostellaria heterophylla)作為研究材料,采用轉(zhuǎn)錄組測序的研究方法,進行了兩種孩兒參開放花與閉鎖花的轉(zhuǎn)錄組比較分析。通過比較開放花和閉鎖花不同花發(fā)育時期的花芽混合庫的轉(zhuǎn)錄子,發(fā)現(xiàn)開放花和閉鎖花芽中的一些花發(fā)育相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄水平上存在明顯區(qū)別,例如FKF1FTSTMAP1AP3PI等基因,從而認為閉鎖花的產(chǎn)生機制非常復(fù)雜,花發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的一些基因在轉(zhuǎn)錄水平的改變與閉鎖花的產(chǎn)生是相關(guān)的,例如調(diào)控植物節(jié)律的FKF1基因下調(diào),光周期響應(yīng)的成花素FT基因在閉鎖花中下調(diào),可能與營養(yǎng)器官向花器官發(fā)育過渡的過程相關(guān);促進花分生組織形成的基因STM和花分生組織基因AP1在閉鎖花中上調(diào)可能與分生組織產(chǎn)生花芽原基相關(guān);被子植物花發(fā)育ABC模型中B類基因AP3PI在閉鎖花中下調(diào),可能與閉鎖花的花結(jié)構(gòu)構(gòu)建成相關(guān)。 

            相關(guān)研究結(jié)果以Genome-wide analysis of gene expressionreveals gene regulatory networks thatregulate chasmogamous andcleistogamous flowering in Pseudostellaria heterophylla (Caryophyllaceae)為題發(fā)表在BMC Genomics上。本研究得到了國家自然科學(xué)基金(31270283)中國科學(xué)院一三五規(guī)劃發(fā)展戰(zhàn)略項目(XTBG-T01F01)資助。

           

      孩兒參開放花(上)和閉鎖花(下)的開花環(huán)境、植株、花形態(tài)、花結(jié)構(gòu)等

      孩兒參開放花(a)與閉鎖花(b)的花相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄水平的差異

      本文作者:羅艷

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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