植物所揭示花對稱性形態分化的分子調控進化機制

　　花對稱性的進化被廣泛認為是被子植物適應輻射的一個重要方面。已有研究顯示，花對稱性形態分化和多樣化主要歸因于CYC 類TCP 基因表達模式的時空變化。然而，是否還有其他因子參與其中以及CYC 類基因表達分化的分子調控機制仍然未知。

　　中國科學院植物研究所王印政研究組以苦苣苔科石蝴蝶屬植物及其人工雜交F1代為材料，通過功能分析和F1代等位基因特異性表達分析，揭示出CYC 類旁系同源基因的種間表達分化源自截然不同的調控途徑，并首次發現CIN 類基因也參與了花對稱性的形態分化。

　　在完成石蝴蝶屬（Petrocosmea）的系統發育重建并將其劃分為5個支系（A、B、C、D、E）（成果已發表于BMC Plant Biology）之后，研究人員以D和E支系的代表種即光喉石蝴蝶（P. glabristoma）和中華石蝴蝶（P. sinensis）為材料，開展了人工雜交、突變體相關基因的實時熒光定量PCR以及F1代等位基因特異性差異表達分析。結果顯示，CYC 類PCYC1C 和PCYC1D 基因特異性控制背部花瓣的大小，CIN1 基因調控其反折程度；兩類基因在種間的表達分化和協同作用導致兩個種的花部表型變異（圖2）。

　　進一步研究發現，PCYC1C 和PCYC1D 是一對高度冗余的旁系同源基因，不僅在種內的表達模式十分相似，而且在種間的表達分化也高度協調一致。然而，PCYC1C 在種間的表達分化歸因于順式調控的變化，而PCYC1D 則主要受反式調控變化影響。這一重要發現表明PCYC1C 和PCYC1D 在功能和表達模式高度冗余的背后隱藏著截然不同的分子調控進化機制，從而對當前分子進化理論中有關重復基因保留機制的假說提出了挑戰。

　　該研究成果于11月4日正式發表于Plant Physiology 期刊。王印政研究組助理研究員楊霞和碩士畢業生趙曉歌為該論文的共同第一作者。研究得到了國家自然科學基金面上基金和青年基金的資助。