淫羊藿A-E类MADS-box基因与花型演化的关系

本项目在淫羊藿花序454测序的基础上，分别对其A-E类MADS-box同源基因的全长cDNA进行克隆；通过Northern杂交、组织原位杂交等手段研究它们在不同花型淫羊藿（花瓣扁平、无距；有长距且具有大瓣片；具有长距但无瓣片；具有囊状花瓣无瓣片）花发育过程中的时空表达模式，通过酵母双杂交等技术研究基因间的相互作用；然后解析与淫羊藿奇异花型形成密切相关的MADS-box基因的基本功能（构建正反义载体转化烟草或拟南芥），阐明这些基因与淫羊藿奇异花型形成的关系。项目的实施将从理论上对淫羊藿开花调节的分子机理进行一定的探讨，为进化上较原始的花型奇特的植物开花调控机理的研究增添新的证据，从而进一步丰富植物花发育的理论基础；同时也将为淫羊藿花型演化提供分子证据；通过对淫羊藿MADS-box基因与其他植物同源基因的比较研究，还可增加我们对其系统进化的进一步认识。

本项目顺利完成，结果如下： 1. 454测序结合RACE技术克隆到了13个发育相关基因： EsFUL、EsAP3-1、EsAP3-2、EsAP3-3、EsPI、EsAG、EsAG11、EsAGL2-1、EsAGL2-2、AGL6-like、EsAGL6、EsCRC和EsMIXTA。2. A类、E类及AGL6类基因的功能及A/E协同进化：qPCR结果表明A类基因在叶片、萼片、花瓣和雌雄蕊混合体表达，EsAGL2-1在除根中的所有器官都表达，EsAGL2-2、EsAGL6只在花中表达。转基因表明EsFUL通过上调拟南芥内源AP1促进花分生组织的形成；花类似ap1突变体。拟南芥超量表达EsAGL2-1和EsAGL6与WT相比无表型差异。蛋白互作发现EsAGL6基因具有和E类基因相似的互作伙伴。EsAGL2-2基因C末端具蛋白自激活能力，和EsAGL2-1蛋白之间的互作差异，二者具有功能上的分化。A类基因在不同物种基因组中基因位点两侧基因的共线性分析发现，A和E类基因紧密连锁导致了在基因组发生复制后，其旁系同源基因并未丢失且呈现出协同进化。3. C/D类和EsCRC基因的功能分析：转基因表明EsAG具有C类基因调控心皮发育的功能。EsCRC在萼片和心皮表达，并互补拟南芥crc-1表型，在进化中因表达模式的改变而应召到了萼片的发育并参与心皮建成。EsAG和EsAG11和不同的互作伙伴发生蛋白质互作而使其发生功能的分化。EsAG在萼片、花瓣和雌雄蕊混合物中表达，而EsAG11只在雌雄蕊混合物中表达。这种差异也表现在蛋白互作伙伴上，EsAG和EsAG11与EsAGL2-1及EsAGL6发生相互作用，EsAG11亦与EsAGL2-1发生相互作用，但差异不是非常明显，表明EsAG和EsAG11产生了一定的亚功能或者新功能化。35S::EsAG超量表达拟南芥使萼片变为心皮状。 4.系统进化表明EsAP3-1、EsAP3-2和EsAP3-3分属于毛茛目的AP3进化复制的三个分支AP3-I、AP3-II和AP3-III。EsAP3-1、EsAP3-2及EsPI具组成型的表达模式，在萼片中的外延表达很可能是花瓣状萼片形成的直接原因，而EsAP3-3只在花瓣中表达。蛋白互作表明淫羊藿在单子叶和核心真双子叶植物的过渡类型可形成同源/异源二聚体。EsMIXTA表达分析表明与花瓣状萼片细胞突起有关。