五味子科植物花性别分化的分子机制和进化规律研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31100171
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
张剑
依托单位：
中国科学院植物研究所
学科分类：
C0202.植物系统发生与进化
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
杨拓；林立；张景博；陈闽；
关键词：
MADS-box基因进化五味子科系统发育性别分化

项目摘要

花的性别分化是被子植物起源、演化及多样化过程中相当重要的环节，但人们对被子植物早期分化过程中花的性别分化机制却知之甚少。五味子科，被子植物基部类群之一，科内存在多样的性别类型及可供对比研究的严格意义上的单性花和两性花，且性别分化与系统发育关系相关联，因此，该科为我们探讨花的性别分化问题提供了理想的材料。在植物性别分化过程中，花器官发育相关的B类和C类MADS-box基因扮演着极其重要的角色。所以，本项目拟在课题组前期研究的基础上，从五味子科选取不同性别类型的代表物种，对其中B类和C类MADS-box基因的序列结构、进化历史、表达式样及功能进行研究，并结合物种间的系统发育关系、花的发生发育方式及花的性别特征，探讨B类和C类MADS-box基因在五味子科不同性别类型植物花性别分化中的作用，揭示该科植物花性别分化的分子机制和进化规律，从而为被子植物花的性别分化研究提供新的思路和见解。

结项摘要

五味子科内存在多样的性别类型及可供对比研究的严格意义上的单性花和两性花，作为被子植物基部类群之一，是研究被子植物早期分化过程中花性别分化机制的理想材料。本项目通过对花器官发育相关的B 类和C 类MADS-box基因的进化历史和表达式样的研究，发现该科植物中B类基因在两性花类群和单性花类群之间存在基因拷贝数的差异，C类基因存在蛋白序列结构的差异；不同的基因拷贝在表达水平上也存在差异；通过系统总结被子植物中B类基因特别是AP3-like基因拷贝数变异规律发现，在无性染色体的单性花植物中AP3-like基因拷贝数变异与花性别分化无直接联系。此外，为了快速准确地对所采集的植物材料进行鉴定，研究中增加了五味子科的分子鉴定研究，我们认为ITS+trnH-psbA+matK+rbcL是对五味子属和南五味子属植物进行分子鉴定的理想组合，ITS+trnH-psbA是对八角属进行分子鉴定的最优选择。为了深入理解该科单性花的形成过程，研究中增加了五味子科花器官发生发育的规律研究，我们发现五味子科植物花各部器官呈连续的螺旋状向顶部发生；花器官发生顺序在不同物种和不同性别的花中是一致的。在本项目资助下已发表SCI论文3篇，还有1篇小修，1篇待投。