三叶木通花发育相关基因的结构、功能和进化研究

论文摘要

花是被子植物最关键的创新（innovation）性状。在被子植物的不同类群中,其形态多种多样,尤其以基部真双子叶植物的花形态最为丰富。大量的系统发育分析表明,在核心真双子叶植物起源之前,几个与花发育相关的MADS-box基因亚家族均发生了大尺度的基因重复事件。因此,在被子植物的不同物种中,花发育相关基因的组成并不相同,并且它们经历了不同的进化历史,这意味着这些基因可能以不同的方式调控花的发育。基部真双子叶植物,作为基部被子植物和核心真双子叶植物之间的过渡类群,对于我们理解被子植物花的进化,揭示核心真双子叶植物花的起源以及基部真双子叶植物花多样性分化的分子机制非常重要。本文以基部真双子叶植物三叶木通为研究材料,着重进行了以下研究工作:1.花器官发生过程的观察。三叶木通的花为雌雄同序的单性花。而且,根据成熟花的形态,三叶木通的雌花和雄花都只有一轮花被器官,即三个花瓣状的萼片。扫描电镜的观察结果表明:1)在花器官的发生和发育过程中,在萼片和雄蕊原基之间,确实没有花瓣原基或另一轮萼片原基发生。2)雌花和雄花都是以两性花的方式发生发育的。3)单性花是由于在花发育的最后阶段,雌花中雄蕊或者雄花中心皮的退化而产生的。2.花发育相关基因的克隆。应用5’/3’RACE的方法,我们从三叶木通不同发育阶段的混合花芽中共分离到九个与花发育相关的MADS-box基因: AktFL1、AktFL2、AktAP31、AktAP32、AktAP33、AktPI、AktAG1、AktAG2和AktSEP3。3. A类MADS-box基因的进化。由于A类基因在进化过程中序列结构的改变,再加上取样的限制,使得A类基因间的进化历史一直不能被很好的理解。因此,本文对A类基因的研究从构建该基因亚家族的系统发育树开始。主要结果如下:1)通过扩大在基部真双子叶植物和被子植物其它重要类群的取样,我们的系统发育树基本上反映了现存被子植物的系统发育关系。2)核心真双子叶植物的A类基因由三个分支组成:euFUL、euAP1和AGL79,它们是通过发生

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 主要符号说明
• 第一章 前言
• 1.1 被子植物的系统发育框架与花的多样性
• 1.2 花发育的分子机制
• 1.3 MADS-box 基因的起源、结构和功能
• 1.4 研究基部真双子叶植物中花发育相关基因的必要性
• 1.5 研究木通科植物的目的意义
• 第二章 三叶木通的花器官发生过程
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.3 结果
• 2.4 小结
• 第三章 三叶木通花发育相关基因的克隆
• 3.1 实验方法
• 3.2 结果
• 第四章 实验方法和研究策略
• 4.1 MADS-box 基因的系统发育分析
• 4.2 原位杂交实验流程
• 4.3 RT-PCR
• 4.4 酵母双杂交实验
• 第五章 A 类 MADS-box 基因的进化及其意义
• 5.1 引言
• 5.2 结果
• 5.3 讨论
• 第六章 三叶木通 B 类基因表达式样的保守性和多样性
• 6.1 引言
• 6.2 结果
• 6.3 讨论
• 第七章 三叶木通 C/D 和 E 类基因的序列结构和表达分析
• 7.1 引言
• 7.2 结果
• 7.3 讨论
• 第八章 各类 MADS-domain 蛋白间的相互作用
• 8.1 引言
• 8.2 结果
• 8.3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 在本文分析中所用的 A 类基因以及已发表的基因的表达式样、功能和蛋白间的相互作用资料
• 个人简历