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　　花瓣是被子植物吸引傳粉者的重要媒介，在形態(tài)和結(jié)構(gòu)等方面呈現(xiàn)出多樣性。已有研究表明，花瓣由苞片或雄蕊多次獨立演化而來，但在不同分支中發(fā)生了丟失，導(dǎo)致多個無花瓣類群的獨立起源。然而，到目前為止，導(dǎo)致花瓣平行丟失和無花瓣類群獨立起源的分子機制尚不清楚。
　　中國科學(xué)院植物研究所孔宏智研究組長期從事花和花器官起源和多樣化的分子機制研究。此前研究發(fā)現(xiàn)，毛茛科（Ranunculaceae）植物的最近共同祖先是有花瓣的，但在九個分支中獨立演化出無花瓣類群；花瓣身份基因APETALA3-3（AP3-3）的“不表達(dá)”與花瓣的丟失密切相關(guān)，盡管導(dǎo)致其“不表達(dá)”的機制在不同分支中并不相同。然而，由于取樣有限，毛茛科其他無花瓣分支中AP3-3基因的表達(dá)情況及其與花瓣平行丟失的關(guān)系并不清楚。
　　近日，該研究團隊以所有九個無花瓣分支的代表物種為材料，通過轉(zhuǎn)錄組、分子進(jìn)化、比較形態(tài)學(xué)和功能研究，系統(tǒng)探究毛茛科中花瓣平行丟失的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)：AP3-3的不表達(dá)或表達(dá)下調(diào)確實與花瓣的完全丟失密切相關(guān)；在九個無花瓣分支中，AP3-3在黃根葵屬（Hydrastis）、唐松草屬（Thalictrum）和驢蹄草屬（Caltha）中可能已完全丟失，在擬扁果草屬（Enemion）和雞爪草屬（Calathodes）中存在但并不表達(dá)，在三個分支鐵破鑼屬（Beesia）、鐵線蓮屬（Clematis）和白根葵（Glaucidium）中存在、表達(dá)但表達(dá)量明顯降低，在假美洲升麻（Trautvetteria）中正常表達(dá)；與近緣有花瓣物種相比，野生無花瓣物種中萼片的數(shù)目往往沒有增加，但其雄蕊數(shù)目卻相對增多，表明花瓣的丟失是由花瓣向雄蕊的同源轉(zhuǎn)變造成的；在新近起源的一個無花瓣類群擬扁果草屬中，花瓣向雄蕊的同源轉(zhuǎn)變可能與C功能基因AGAMOUS1（AG1）調(diào)控區(qū)的突變以及由此引起的表達(dá)量升高和表達(dá)范圍外擴有關(guān)。這些研究結(jié)果表明，毛茛科大多數(shù)無花瓣分支中花瓣的丟失可能是由AG1的表達(dá)外擴造成，而AP3-3的丟失、沉默和表達(dá)下調(diào)可能是結(jié)果。該研究有助于全面認(rèn)識毛茛科植物花瓣平行丟失的分子機制，并為理解被子植物其他類群中的花瓣丟失問題提供新思路。
　　9月5日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在The Plant Journal上?？缀曛茄芯拷M博士后段曉姍、博士生趙彩耀和已畢業(yè)博士生蔣永超為論文共同第一作者，研究員孔宏智和副研究員山紅艷為論文共同通訊作者，研究工作得到中科院的資助。
　　論文鏈接 
　　圖1.APETALA3-3基因在毛茛科有花瓣和無花瓣物種中的情況
　　圖2.毛茛科植物中有花瓣向無花瓣轉(zhuǎn)變的兩種可能途徑