马欢欢 方启迪 丁元昊 池华斌 张献龙 闵 玲

华中农业大学植物科学技术学院 / 作物遗传改良国家重点实验室, 湖北武汉 430070

在1991年, Coen和Meyerowitz[1]根据拟南芥的花发育机制提出了经典的 ABC模型, 后又衍生到ABCDE模型[2]。在ABC模型中, Coen将拟南芥的花器官从外至内分成萼片(Sepal)、花瓣(Petal)、雄蕊(Stamen)和心皮(Carpal) 4轮, 其中A类基因单独调控第1轮(萼片)的发育; A+B共同参与第2轮(花瓣)的发育; 第3轮(雄蕊)的发育由B+C共同调控; 而C类基因单独参与第4轮(心皮)的发育。而A类基因与C类基因具有相互拮抗的作用[3]。当突变AP1基因时, C类基因没有出现异位表达, 但当AP2基因突变或缺失时, C类基因功能便会从第3、4轮延伸到第1、2轮花器官, 因此说明A、C类基因相互拮抗主要是通过AP2来实现的[3]。相较于经典的ABC模型, 四因子模型似乎为更多研究者所认同。四因子模型就是将花器官发育的4轮分别用4个基因编码的蛋白所组成的四聚体表示, 第1轮的萼片发育由2个SEP蛋白和2个AP1蛋白所组成的四聚体表示;花瓣则由1个AP1蛋白和1个SEP蛋白以及2个B类基因 PI和 AP3的蛋白来表示; 第 3轮的雄蕊由AP3、PI、AG、SEP 4种蛋白的四聚体来表示; 心皮则由2个AG蛋白和2个SEP蛋白来表示。SEP蛋白是ABCDE模型中涉及所有花器官发育的E类基因的蛋白, 而其他蛋白则是由每一轮所对应的调控基因的蛋白组成。虽然四因子蛋白模型能更适用于所有物种, 但经典的ABC模型仍然是人们研究植物花器官发育的重要参考依据。

MADS-box基因是在植物花器官发育和信号传导中起着重要作用的一类转录因子, 其广泛存在于动植物以及真菌中。……