作者:王印政等 来源:《植物细胞》 发布时间:2012-6-11 10:18:14
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被子植物两侧对称花起源分子机制阐明
 
为解答达尔文有关白垩纪中后期被子植物大爆发的“令人烦恼之谜”,中科院植物研究所王印政研究组以烟叶苣苔为材料开展研究,阐明了被子植物两侧对称花起源的分子机制。相关成果近日在线发表于学术期刊《植物细胞》。
 
“从我们的整个判断来看,高等植物(指被子植物)在近期的地质时间里如此快速的发展,是个令人烦恼的谜。”1879年,达尔文在写给约瑟夫·虎克的信中这样说。而这“令人烦恼之谜”,也激励着植物系统发育学家和古生物学家为之不懈探索。
 
科学家认识到作为被子植物系统演化中的一个关键创新事件,两侧对称花的出现及其和传粉昆虫之间的协同进化,极大地促进了被子植物快速物种形成和多样化。两侧对称花的形态建成,依赖于TCP转录因子家族的CYC2支系基因在花背部器官的持续表达。
 
王印政告诉《中国科学报》记者,一个极具挑战性的问题是,CYC2支系基因如何获得了在花背部器官的持续表达,从而促成了两侧对称花的起源。
 
王印政研究组以烟叶苣苔为材料,对CYC2类基因CYC1C和CYC1D进行分析。结果显示,CYC1C和CYC1D通过形成同源或异源二聚体的形式结合到自身和相互之间的启动子上,从而进行自我调控和相互调控,以维持其在花背部器官的持续表达。
 
“打个比方,发给收音机的原初信号很弱,需要各种方法进行放大,收音机才能接收到信号并稳定地播出声音来。CYC2支系基因的自调控机制,就是将激活基因表达的原初输入信号进行放大和加强,而基因表达的产物,即蛋白质,作为次级信号又反过来再去激活基因,如此循环,基因表达就得以持续下去,从而产生相应的形态特征。”王印政介绍。
 
上述研究结果,揭示了双正向自调控机制这一进化创新,使CYC2支系基因得以被重复招募到被子植物已分化的各支系中,导致两侧对称花的多次起源,进而促使被子植物与昆虫协同进化关系的建立及其随后的辐射分化和大爆发。
 
《植物细胞》将该文选为该期亮点论文。王印政介绍,关于背特性建立,即原初信号的建立机制,该研究组目前正着手研究。(来源:中国科学报 张楠)
 
 
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