金鱼草花型的研究进展

金鱼草花型的研究进展车前科和苦苣苔科一些典型类群花对称性基因的进化发育生物学研究金鱼草中cyc 与dich 基因对花的发育有很大作用。

金鱼草开唇形花，两侧对称但沿背腹轴花瓣形状显著不同。

cyc 和dich 两个基因的同时突变会产生辐射对称的花。

cyc 单个基因突变产生半辐射状的花，原腹部的花瓣移到侧旁，原侧瓣移到背部。

Dich 单个基因的突变只影响背部花瓣的形状。

这两个基因的功能有重叠但是对花的发育又有不同的作用。

(在模式植物金鱼草中的花对称性分子发育与遗传学研究揭示出相关调控基因在花对称性形成过程中的功能和表达式样及其相互作用机制,但被子植物中花对称性的繁杂多样远非模式植物的表达模式所能概括。

因此,我们选择车前科和苦苣苔科中与金鱼草较近缘的典型类群地黄属和非洲紫罗兰属作为研究对象,针对它们在花对称性形成方面区别于金鱼草的不同式样,开展这些类群中花对称性主控基因CYCLOIDEA(CYC)类基因的进化发育生物学研究。

该研究旨在探讨CYC类基因的功能和表达式样的变化在进化上的内在联系。

地黄花对称性基因的进化发育研究结果显示,地黄中CYC类基因RgCYC的表达模式与CYC基因在金鱼草中和McCYC基因在Mohavea中的表达模式存在明显的差异。

首先, RgCYC基因在近轴雄蕊预期发生位置表皮细胞下的强烈表达与地黄近轴雄蕊的缺失密切相关。

转录因子中的氨基酸替代所导致蛋白质功能的改变使RgCYC基因对细胞周期基因cyclin D3b抑制作用的增强可能是地黄中近轴雄蕊原基发生过程被彻底阻断的主要原因。

由此看来,CYC类基因的作用不仅导致近轴花器官生长缓慢或退化,而且可能与自然类群中花近轴器官丢失的现象有关。

其次,同McCY...The developmental pathway of floral symmetry has been revealed at molecular developmental level in model species Antirrhinum majus. However, research in how modifications of development lead to the transformation among different types of floral symmetry during evolution is a vast unexplored field still at the molecular developmental level. Therefore, we here select some typical species from Plantaginaceae and Gesneriaceae to carry out comparative studies on the expression pattern and regulation mechanism of...一般而言，两侧对称的花在传粉过程中比辐射对称的花更有效率，而植物在演化过程中，又是如何改变基因之间的交互作用而发展出两侧对称的花?在金鱼草中有两个与花部对称性相关的TCP family基因，CYCLOIDEA (CYC) 与DICHOTOMA (DICH) 最早被发现，当花部发育时，它们表现在花部背侧的两个花瓣，影响背侧花瓣的形状与使背侧雄蕊停止发育，所以当这两个基因发生突变时，所有的花瓣都会发育成腹侧花瓣的形状而形成辐射对称的花。

在另外的研究中发现，另外两个基因也与花部对称性有关，分别是RADIALIS (RAD)与DIVARICATA (DIV)，RAD 受CYC 与DICH 直接或间接的调控而表现在花部背侧，在rad突变株中，也有类似的辐射对称花, DIV 在所有花瓣都有表现，但可能与RAD 竞争而在背侧受到抑制，所以只影响到腹侧的花瓣形状。

在阿拉伯芥中，TCP1 与CYC 同源，它也只在花部背侧表现，不过在花部发育很早的时期短暂的表现。

在此篇研究中，为了了解的花部对称的调控网络是如何演化形成，作者首先用Random binding site selection方法找出会与CYC结合的DNA 序列，且在RAD 的promoter与intron上也有发现一样的序列，表示CYC会直接的调控RAD的表现。

另外，将CYC转入阿拉伯芥后，植物的花与叶的细胞发育也都受到影响，但没有影响阿拉伯芥自身的六个RAD同源基因的表现，这六个RAD同源基因上没有CYC binding site，在转入CYC 与RAD 的阿拉伯芥中，CYC 也跟在金鱼草一样会调控RAD的表现，所以作者推论在TCP1与CYC的原始功能具有影响植物生长与发育的功能，但CYC 与RAD 的影响是在金鱼草的分支中才演化出来。

题目：Evolution of regulatory interactions controlling floral asymmetry作者：Maria Manuela R. Costa, Samantha Fox, Andy I. Hanna, Catherine Baxter and Enrico Coen出处：Development 132, 5093-5101 2005讲者：吴俊贤摘要：一般而言，两侧对称的花在传粉过程中比辐射对称的花更有效率，而植物在演化过程中，又是如何改变基因之间的交互作用而发展出两侧对称的花?在金鱼草中有两个与花部对称性相关的TCP family基因，CYCLOIDEA (CYC) 与DICHOTOMA (DICH)最早被发现，当花部发育时，它们表现在花部背侧的两个花瓣，影响背侧花瓣的形状与使背侧雄蕊停止发育，所以当这两个基因发生突变时，所有的花瓣都会发育成腹侧花瓣的形状而形成辐射对称的花。

在另外的研究中发现，另外两个基因也与花部对称性有关，分别是RADIALIS (RAD)与DIVARICATA (DIV)，RAD 受CYC 与DICH直接或间接的调控而表现在花部背侧，在rad 突变株中，也有类似的辐射对称花, DIV在所有花瓣都有表现，但可能与RAD 竞争而在背侧受到抑制，所以只影响到腹侧的花瓣形状。

在阿拉伯芥中，TCP1 与CYC 同源，它也只在花部背侧表现，不过在花部发育很早的时期短暂的表现。

在此篇研究中，为了了解的花部对称的调控网络是如何演化形成，作者首先用Random binding site selection方法找出会与CYC 结合的DNA序列，且在RAD 的promoter与intron上也有发现一样的序列，表示CYC会直接的调控RAD的表现。

另外，将CYC转入阿拉伯芥后，植物的花与叶的细胞发育也都受到影响，但没有影响阿拉伯芥自身的六个RAD同源基因的表现，这六个RAD同源基因上没有CYC binding site，在转入CYC 与RAD 的阿拉伯芥中，CYC 也跟在金鱼草一样会调控RAD的表现，所以作者推论在TCP1与CYC的原始功能具有影响植物生长与发育的功能，但CYC 与RAD 的影响是在金鱼草的分支中才演化出来。

参考文献：1. Corley, S. B., Carpenter, R., Copsey, L. and Coen, E. 2005. Floralasymmetry involves an interplay between TCP and MYB transcription factors in Antirrhinum.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 5068-5073.2. Galego, L. and Almeida, J. 2002. Role of DIVARICATA in the control of dorsoventral asymmetryin Antirrhinum flowers. Genes Dev. 16, 880-891.3. Luo, D., Carpenter, R., Vincent, C., Copsey, L. and Coen, E. 1996. Origin of floral asymmetry inAntirrhinum. Nature 383, 794-799.4. Luo, D., Carpenter, R., Copsey, L., Vincent, C., Clark, J. and Coen, E.1999. Control of organasymmetry in flowers of Antirrhinum. Cell 99, 367-376.Topic: Evolution of regulatory interactions controlling floral asymmetryAuthors: Maria Manuela R. Costa, Samantha Fox, Andy I. Hanna, Catherine Baxter and Enrico Coen Journal: Development 132, 5093-5101 2005Speaker: Chun-Hsien WuAbstract: In general, zygomorphic flowers are more efficient than radially symmetric flower in pollination.And it is important to know How how zygomorphic flower can arise through changes in generegulatory networks. In Antirrhinum majus, the two TCP family genes, CYCLOIDEA(CYC) andDICHOTOMA (DICH) .cyc and dic h double mutants have radially symmetric ventralised flower. Infloral development, they express in dorsal petals and affect the petals development. In other studies,two other genes, RADIALIS(RAD) and DIVARICATA(DIV) , also affect floral asymmetry.RAD is candidate for a direct target of CYC and DICH. RAD is expressed in the dorsal petals. RADmutant has almost fully ventralised flowers. RAD acts antagonistically to the other gene,DIVARICATA, which promotes ventral identity. The TCP1 gene of Arabidopsis is the closesthomologue to and is expressed asymmetrically in the dorsal domain of young flower meristems andaxillary meristems In this study, in order to understand how radial symmetric flower can arisethrough changes in gene regulatory network. The author use random binding site selection to defineCYC DNA binding site. Sequences matching this site the are found in RAD promoter and intro,indicating that RAD may be a direct target of CYC. When CYC express in Arabidopsis, cellsdevelopment of the flowers and leaves are effected, but is unable to activate endogenous RAD-likegenes of Arabidopsis, which lack sequences identical to the consensus binding site. CYC also canactivate the RAD in Arabidopsis plants which were transformed with CYC and RAD. The resultssuggest that ancestral TCP1/CYC like genes regulate growth and development. And an interactionbetween CYC and RAD was evolved or preserved specifically in the Antirrhinum lineage. Reference: 1. Corley, S. B., Carpenter, R., Copsey, L. and Coen, E. 2005. Floral asymmetry involves an interplay between TCP and MYB transcription factors in Antirrhinum. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102,5068-5073.2. Galego, L. and Almeida, J. 2002. Role of DIVARICATA in the control of dorsoventral asymmetryin Antirrhinum flowers. Genes Dev. 16, 880-891.3. Luo, D., Carpenter, R., Vincent, C., Copsey, L. and Coen, E. 1996. Origin of floral asymmetry inAntirrhinum. Nature 383, 794-799.4. Luo, D., Carpenter, R., Copsey, L., Vincent, C., Clark, J. and Coen, E.1999. Control of organasymmetry in flowers of Antirrhinum. Cell 99, 367-376.2.2 花形的基因转化Pe11egrineshi 等用发根农杆菌介导转化法将野生型Ri 质粒转化柠檬天竺葵, 获得了节间缩短、分枝和叶片增加、植株形态优良的天竺葵新品种; Suq 等对玫瑰品种“madame”进行转化, 得到的转基因植株株形矮化、叶片起皱, 茎基部长出很多侧枝。