研究揭示翠雀花花瓣分化的关键基因

最近的一项研究调查了APETALA3–3直系同源物在形成花翠雀花不同形态花瓣中的作用。该基因以前以其在花瓣身份中的功能而闻名，现在被揭示为花瓣分化复杂过程中的关键参与者，为花的进化提供了深刻的理解，并为未来的植物学研究和育种创新开辟了途径

花多样性的遗传基础在植物生物学中提出了重大挑战。翠雀花具有复杂的花结构，是此类研究的绝佳典范。虽然花朵发育的基础ABC模型提供了见解，但复杂花朵形成背后的机制在很大程度上仍未被探索

解决这些差距需要深入了解控制翠雀花形态的遗传因素。因此，迫切需要进行全面的研究，以揭示控制这些复杂结构中花形态和分化的遗传机制

西北A&；F大学的研究结果于2024年4月9日发表在《园艺研究》杂志上，揭示了花朵的遗传景观。本研究探讨了APETALA3–3直系同源物在飞燕草花瓣形态分化中的作用

该研究采用了一种多方面的方法，结合数字基因表达谱、原位杂交和病毒诱导的基因沉默来研究DeanAP3-3基因。最初，DeanAP3-3在所有花瓣原基中表现出均匀的表达

随着分化的进行，其表达发生变化，在背刺花瓣中最高，在侧平花瓣中中等，在腹侧缩小花瓣中最低。病毒诱导的基因沉默实验表明，DeanAP3-3表达的减少引起了显著的形态学变化，花瓣根据沉默程度转化为萼片状结构。强烈沉默的花表现出完全的花瓣到萼片的转变，而适度沉默导致背刺花瓣变成扁平的花瓣

这些结果突出了DeanAP3-3在花瓣同一性和形态分化中的关键作用，揭示了表达水平如何影响最终的花瓣形状。这项研究促进了我们对花形飞燕草复杂花发育的遗传机制的理解

该研究的资深作者之一Liping Guo博士表示，“我们的研究结果强调了植物结构中基因表达水平和形态结果之间的复杂关系。DeanAP3-3不仅是一个花瓣同一性基因，而且在定义红鳍飞燕草不同花瓣类型的形态特征方面发挥着关键作用。”

从这项研究中获得的见解有望对观赏园艺领域做出重大贡献，为旨在提高花朵多样性和复杂性的育种计划提供遗传基础。此外，了解花瓣分化的分子机制可以对进化生物学和其他复杂花系统中基因功能的研究具有更广泛的意义 More information: Peng Zhang et al, Roles of the APETALA3–3 ortholog in the petal identity specification and morphological differentiation in Delphinium anthriscifolium flowers, Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae097

Journal information: Horticulture Research