【摘 要】
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植物器官形态多样性形成机制,尤其是一些全新结构形成的遗传机制,是进化生物学研究的重要内容之一。果实是被子植物重要的生殖器官,其形态变异有助于种子传播,在植物适应
【机 构】
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中国科学院植物研究所,系统与进化植物学国家重点实验室,北京市海淀区香山南辛村20号,100093
【出 处】
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2016遗传学与表观遗传学前沿暨第四届中国青年遗传学家论坛
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植物器官形态多样性形成机制,尤其是一些全新结构形成的遗传机制,是进化生物学研究的重要内容之一。果实是被子植物重要的生殖器官,其形态变异有助于种子传播,在植物适应性进化中具重要作用。茄科酸浆属(Physalis)一些植物(种)已经成为新兴的多功能园艺作物,它们的果实药食同源。酸浆属果实包括两个部分：由受精心皮发育来的浆果和由宿存花萼衍生的附属结构。酸浆属浆果颜色、大小等自然变异极大,而且花萼随浆果发育而迅速膨大为灯笼状结构,包裹浆果,这一结构被命名为“中国灯笼(Chinese lantern)”或“花萼膨大症状(ICS,inflated calyx syndrome)”。这与茄科绝大多数属的植物不同。因此,“中国灯笼”是一个形态创新(morphological novelty)。我研究团队近15 年来以酸浆属植物为研究材料,进行果实进化发育遗传学研究,聚焦解析：(1)“中国灯笼”这一形态创新进化发育的遗传机制；(2)浆果大小自然变异进化的分子遗传基础。研究发现一些重要基因调控区(启动子、内含子等)的变异引起基因表达的改变(如异位、异时和异量等变异)导致了“中国灯笼”的起源和浆果大小自然变异；而且这些基因可影响细胞分裂或细胞大小,进而控制器官大小。研究结果揭示了植物果实大小调控机制的保守性,也发现了调控果实大小的新基因和新机制,还揭示了果实创新附属结构起源与雄性育性可能的偶联机制。这些结果为酸浆属及其它属作物高产改良奠定了重要基础与理论指导,为阐明形态创新的进化机制提供了新的思路,对理解植物器官形态多样性的适应性进化发育机制具有重要意义。
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