题目：毛茛科C类MADS-Box基因的克隆和表达研究

摘要
花作为被子植物的繁殖器官，对物种的顺利延续以及新物种的形成具有重要意义。花的形态和结构在被子植物的不同类群中是丰富多样的。研究表明，参与花发育的“ABCDE”类MADS-Box基因在被子植物中不但具有保守的功能式样，而且在进化过程中经历了多次基因重复事件，并在重复基因之间由于发生功能的分化或获得新的功能，从而为丰富被子植物花的多样性提供了遗传和进化上的原动力。
然而，“ABCDE”类重复基因是如何对被子植物花形态多样性的形成和演化产生影响的机制仍不清楚。毛茛科植物花的丰富的变异类型几乎囊括了被子植物中花形态的所有特征，其中花瓣形态和结构上的丰富多变尤为突出，因此，毛茛科植物是探究这一问题的理想类群。前人的研究结果表明，毛茛科花瓣的形成与B类基因特别是AP3-3基因的表达具有很高的相关性。然而形态学研究结果表明毛茛科的花瓣是起源于雄蕊的，结合花发育的“ABCDE”模型，我们推测花瓣的形成与否还可能与C类基因有关。

针对这一假设，我们首先在毛茛科中不同系统位置的8个物种中克隆了C类MADS-Box基因，发现在所有物种中C类基因都具有2个拷贝，将其分别命名为AG1和AG2，说明该类基因在毛茛科起源之前发生了一次基因重复事件，这进一步证实了前人的研究结论。同时我们推测基因重复事件为重复基因之间产生功能的分化，特别为花瓣的演化提供了有利的基础。
通过原位杂交实验，我们进一步对其中2个代表性物种的C类基因进行表达式样研究。结果表明，两个拷贝基因在无花瓣的唐松草(Thalictrum aquilegifolium)中的表达式样并没有发生分化，在雄蕊和心皮中均有表达，即它们都保留了原始的功能；而在有花瓣的蓝堇草(Leptopyrum fumarioides)中，LefuAG2基因只在心皮原基以及成熟心皮的中央部位表达，说明此基因可能失去了对雄蕊的决定作用，而只对心皮的形成起作用，表明该基因在功能上可能发生了亚功能化；而LefuAG1基因不仅在雄蕊和心皮中表达，还在花瓣原基及发育的中期和晚期过程中都能检测到表达。这一令人兴奋的结果也为研究毛茛科的花瓣起源于雄蕊提供了有利证据。
通过以上的研究结果，我们认为毛茛科C类MADS-box基因在伴随着毛茛科植物花瓣的进化过程中保存了其原始的基因结构和功能。然而随着基因重复事件的发生以及选择作用的结果，使得重复基因之间出现了的分化，并且在表达式样上也发生了一些变化，使得C类基因在花瓣的形成中产生了一定的作用。同时我们对C类基因在毛茛科花瓣形成中的可能作用进行了如下推测：1) 在个别物种中，C类基因的某个拷贝在花瓣中仍有表达，可能是在长期的由雄蕊最外轮向花瓣的演化过程中C类基因残留了部分功能，最终使花器官中的雄蕊原基演化成花瓣或类似于花瓣的过渡类型。从而进一步从分子生物学的角度为毛茛科花瓣雄蕊起源的观点提供了证据。2) 在毛茛科无花瓣的类群中，C类基因在雄蕊原基的最外轮执行其原始功能，并使该原基最终发育成雄蕊；而在有花瓣的类群中，C类基因可能退出了在雄蕊最外轮上的表达，同时通过A类和B类基因特别是AP3-3基因的共同作用来控制花瓣的形成。
关键词：毛茛科，C类MADS-Box基因，基因重复，表达分化，花瓣演化