AG基因调控春兰重瓣奇花形成的分子机理

Cymbidium goeringii is a member of monocot.The highly evolved flower of C.goeringii with highly modified lip and fused column,or double flower offers an opportunity to understand the molecular mechanism of floral development in monocots. In the core eudicot model plant, the C-class MADS-box gene, AG play a key role in formation of double flower.Our prophase study had isolated AG that showed different expression pattern in C.goeringii and its double-flowered mutant. In this project, we will screen the up-and down-regulated genes which interacted with AG, and analyze the function and expression pattern of these genes in C.goeringii and its double-flowered mutant through yeast one-hybrid analysis, yeast two-hybrid analysis, real-time quantitative reverse transcription-PCR, ectopic expression analysis. The results will reveal the molecular mechanism of formation of double-flowered C.goeringii mutant.This research will provide the knowledge for comprehending developmental biology to verify the validity of the quartet model of flower development in monocots.This could also contribute to comprehend the molecular mechanism of formation of other double flower.

春兰（Cymbidium goeringii）是高度进化的单子叶植物，其正格花具有特化的唇瓣和雌雄蕊合生的蕊柱，其重瓣奇花具有多个花瓣且缺少蕊柱，是研究花器官形态分化和发育分子机制的理想材料。基于对双子叶植物的研究表明，C类MADS-box基因AG在重瓣花的形成中扮演关键角色。项目组前期分离了在春兰正格花和重瓣奇花中差异表达的AG基因，构建了花芽的酵母双杂交文库。本项目在已有的工作基础上，拟利用酵母单、双杂交技术、实时荧光定量PCR、转基因等技术，筛选AG基因相互作用的上下游调控基因，研究这些基因在春兰花发育过程中的表达和功能，进而揭示AG基因调控春兰重瓣奇花形成的分子机制。这对于理解基于双子叶模式植物建立的花发育模型在单子叶植物中的适用性具有重要意义，对于了解其它观赏植物的重瓣花的形成以及培育也具有重要意义。

春兰（Cymbidium goeringii）是高度进化的单子叶植物，其正格花具有特化的唇瓣和雌雄蕊合生的蕊柱，其重瓣奇花具有多个花瓣且缺少蕊柱，是研究花器官形态分化和发育分子机制的理想材料。基于对双子叶植物的研究表明，C类MADS-box基因AG在重瓣花的形成中扮演关键角色。项目以正格花春兰‘大富贵’和重瓣奇花‘赛牡丹’为材料，进行了‘大富贵’花芽的转录组分析，共获得48840条Unigene。筛选到与花器官发育相关基因45个，包括7个A类基因，5个B类基因，2个C类基因，2个D类基因，7个E类基因以及22个其它发育相关基因。C类基因AG1和AG2基因分别编码233和234 个氨基酸。采用实时定量RT-PCR对这两个基因进行表达分析，主要在蕊柱中表达，但在两个材料中同一时期的花芽表达没有差异。另外构建了AG1和AG2基因的超量表达载体载体，进行了拟南芥的转化，转化AG1的部分植株有多雄蕊的花出现，但表型不稳定，转AG2的植株则没有表型变化。此外分离了5个B类和7个E类MADS-box基因，分别编码210、227、217、222、225、243、245、250、247、242、227和239个氨基酸。检测了这些基因在两个材料花芽的表达和‘大富贵’中各花器官的表达情况。并构建了春兰花酵母双杂交文库，构建了AG1和AG2基因的诱饵载体用于筛选酵母单杂文库，AG1基因筛选到17个互作阳性基因，AG2基因筛选到21个阳性互作基因，互作基因的功能分析正在进行。明确这些基因之间的相互作用关系，这对于理解基于双子叶模式植物建立的花发育模型在单子叶植物中的适用性具有重要意义，对于了解其它观赏植物的重瓣花的形成以及培育也具有重要意义。