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金粟兰花器官特征基因CsAP1、CsAP3和CsSEP3的结构、表达和进化研究

李贵生  
【摘要】:花是被子植物特有的繁殖器官。花的发育取决于一个复杂的涉及到多个基因和过程的调控体系,因此花的起源和多样化过程实际上可以理解为这个调控体系的进化过程。所以,要全面地理解花和被子植物的起源和多样化,就必须研究花发育基因的功能和进化。 金粟兰科(Chloranthaceae)是基部被子植物的代表类群之一。与研究得比较深入的模式植物(如真双子叶植物中的拟南芥、金鱼草和矮牵牛等,和单子叶植物中的水稻和玉米等)相比,该科植物的花比较简单。花被以及雄蕊或雌蕊的丢失使得该科一些类群(如草珊瑚属Sarcandra和金粟兰属Chloranthus)具有被子植物中最简单的两性花(仅含一枚雄蕊和一枚雌蕊),而另一些类群(如Ascarina和雪香兰属Hedyosmum)具有了被子植物中最简单的单性花(雄花仅由一枚雄蕊、雌花由一枚雌蕊构成)。因此,对金粟兰科植物中花发育基因的研究不仅有助于理解花的起源和早期分化机制,还将为认识花部构造简单化的机制提供资料。 本研究以金粟兰(Chloranthus spicatus)为研究材料,从它的花和花序中分离得到了六个可能与花被的发生和发育有关的MADS-box基因,分析了它们的序列结构、系统发育关系、表达式样和进化中所受到的选择压力,探讨了金粟兰花发育和花被缺失的分子机理。主要研究结果包括: 1.构建了金粟兰的花和花序的cDNA文库。构建工作使用了Clontech公司的SMART试剂盒,并采用其中的LD PCR方法,还使用了Stratagene公司的包装蛋白。该文库的初始滴度大约为5×10~6 pfu,重组率大约是90%,插入片断几乎均大于0.5 kb。因此该文库质量优良,为以后的研究工作奠定了基础。 2.从金粟兰的花中分离出了CsAP1、CsAP1a、CsAP1b、CsAP1c、CsAP3和CsSEP3基因。氨基酸序列分析结果表明它们都是MIKC~c型MADS-box基因。系统发育分析结果表明CsAP1、CsAP1a、CsAP1b和CsAP1c与AP1/SQUA类基因聚在


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