AP3-3基因与花瓣缺失之间关联获
生物通,2013-3-19
来自中科院植物研究所，陕西师范大学等出的研究人员发表了题为“Disruption of the petal identity gene APETALA3-3 is highly correlated with loss of petals within the buttercup family (Ranunculaceae)”的文章，解答了关于AP3-3基因与花瓣缺失之间关联的争论，指出这一基因的沉默虽然与花瓣缺失有关，但是并不是导致野生无花瓣植物缺失花瓣的原因。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。
文章的通讯作者是植物研究所孔宏智研究员，和陕西师范大学的任毅教授，孔宏智研究员主要从事被子植物花的进化发育遗传学、核基因家族和调控网络的进化以及植物系统发育和分子生物地理学研究。任毅教授主要从事系统与进化植物学、秦岭大熊猫栖息地植物及秦巴山区和黄土高原地区药用植物区系三方面的教学和科研工作。这研究得到了国家科技部和国家自然科学基金委项目的资助。
花瓣通常是花中最显眼的器官，具有吸引传粉者的功能。但是，在有些被子植物中，花瓣是不存在的，形成了无瓣花。导致花瓣缺失的原因尚不清楚，但在毛茛科被认为与一个基因（即APETALA3-3，简称AP3-3）的“不表达”有关。然而，由于只关注了少数几个物种，前人的研究还存在一些问题，如：花瓣的缺失是否真的与AP3-3的“不表达”相关？如果是，导致AP3-3“不表达”的原因是什么？AP3-3的“不表达”究竟是不是导致花瓣缺失的原因？
针对上述问题，研究人员对更多的毛茛科植物开展了研究。研究发现，在毛茛科中，花瓣的多次丢失是平行进化的结果，且的确与AP3-3基因的“不表达”密切相关。
研究还发现，导致AP3-3“不表达”的原因在不同的分支中是不同的：在大马士革黑种草（Nigella damascena）的一个无花瓣园艺品种中，一个转座子的插入导致了该基因的完全沉默以及花瓣向花萼的同源异型转变；在野生的瓣蕊唐松草（Thalictrum petaloideum）中，该基因已经完全丢失；在铁破锣（Beesia calthifolia）和拟扁果草（Enemion raddeanum）中，发生在编码区和调控区的碱基缺失使得该基因不能正常表达；在铁线莲属（Clematis）中，该基因具有假基因的特征，表达量极低。
这些结果表明，AP3-3是毛茛科中控制花瓣发育的关键基因，但在不同的分支中以不同的方式被沉默或者下调。同时，尽管AP3-3的沉默的确能够导致花瓣的缺失，但它在野生无花瓣物种中的结构缺陷和表达量下降并不是导致花瓣缺失的原因，而可能是其结果。
这项研究澄清了花瓣缺失与AP3-3基因表达之间的关系，也为阐明花瓣在毛茛科及其他类群中多次丢失的分子机制问题奠定了基础。
