论文摘要：三叶木通花发育AktAP3-2、AktAP3-3及AktPI基因的克隆及表达模式分析

三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.) Koidz.)是木通科(Lardizabalaceae)木通属(Akebia Decne.)落叶木质藤本植物，其干燥藤茎作为传统的中药木通入药。在我国，三叶木通主要分布在河北、山西、山东、河南、陕西南部、甘肃东部及长江流域各省区。三叶木通的花为总状花序，雌雄同株同序，单性花。雌花和雄花都是以两性花的方式开始发育，随着花器官的成熟，雌花中的雄蕊或雄花中的心皮退化，形成单性花。

被子植物单性花的形成在形态发生和发育上分为两种途径：一种途径是单性花先为雌雄同体阶段，随后性器官之一退化或败育；另一种途径是单性花在发育早期便没有形成雌雄同体阶段。三叶木通的单性花是通过第一种途径发育的。在花发育过程中的分子调控普遍认为是“ABCDE模型”。在ABCDE模型中，B类基因对被子植物第二轮花器官花瓣和第三轮花器官雄蕊的分化和发育有调控作用。但三叶木通由两性花向单性花的发育过程中，B类基因的表达模式尚未报道。因此，通过克隆三叶木通的B类基因，阐明其在三叶木通由两性花向单性花的发育过程中的表达情况，从而揭示B类基因在三叶木通花分化过程中的表达模式，为基部真双子叶植物花芽性别分化的研究提供实验依据。

本研究以不同发育时期的三叶木通雌雄花器官为实验材料，通过观察花芽发育形态，将其分化过程分为四个发育时期。采用同源克隆和RACE等多种技术手段，克隆三叶木通B类同源基因，并对其序列结构、系统发育关系及表达模式进行分析。研究结果如下：

（1）三叶木通两性花到单性花发育过程的形态观察。三叶木通的花是雌雄同株同序的单性花。根据花芽心皮和雄蕊的高度比，我们将花芽由两性花向单性花发育的过程大致分为四个时期。时期1，花序中的小花没有明显的雌雄之分，为两性花；时期2，花序轴上的雌雄花产生一定的间距，基部雌花中心皮与雄蕊的高度比大于1且小于2，雄花中心皮与雄蕊的高度比大于1/2且小于1；时期3，花序轴上雌雄花间距扩大，雌花中的心皮明显高于雄蕊，心皮与雄蕊的高度比大于2；雄花中的雄蕊明显高于心皮，心皮与雄蕊的高度比小于1/2；时期4，雌花中的雄蕊完全退化，雄花中的心皮退化为很小或完全消失。

（2）三叶木通B类基因的克隆。采用同源克隆和RACE的方法得到3个三叶木通B类同源基因，分别是AktAP3-2，AktAP3-3，和AktPI。AktAP3-2基因cDNA全长946bp，ORF区 687bp，编码272个氨基酸；AktAP3-3基因cDNA全长907bp，ORF区684bp，编码氨基酸298个；AktPI基因cDNA全长941bp，ORF区639bp，编码氨基酸296个。将所得序列BLAST同源性比对，结果显示，这些序列与牛姆瓜、鹰爪枫、五叶木通等多种植物的AP3同源基因及PI同源基因有较高同源性。

（3）三叶木通B类基因在不同组织中的表达。AktAP3-2，AktAP3-3和AktPI在三叶木通的各轮花器官中表达量各不相同。AktAP3-2，AktAP3-3，和AktPI在雄蕊中均有较高的表达量；在萼片中，AktPI有较高的表达，AktAP3-2和AktAP3-3只有微量的表达；在心皮中，AktAP3-2和AktPI表达量很低，AktAP3-3没有表达。此外，在叶片中AktAP3-2、AktAP3-3基因也有微量表达。

（4）三叶木通B类基因在各发育时期的表达。AktAP3-2，AktAP3-3和AktPI在各个发育时期的表达趋势基本一致。AktAP3-2，AktAP3-3和AktPI在发育时期1时表达量很低，随着发育时期的变化表达量递增。在发育时期2、3、4的后三个发育时期的雄花中，B类基因均有较高的表达。

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