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在被子植物叶发育中有两类功能拮抗的基因起着关键作用,它们是KNOX I基因和ARP基因。KNOX I基因是分生组织属性基因,而ARP基因是与决定、分化属性相关的基因。在单叶发育中KNOX I基因和ARP基因之间的拮抗关系是通过表达模式互补实现的,ARP基因在叶原基表达并抑制KNOX I基因表达。复叶发育存在着与单叶发育不同的形势,多数物种中KNOX I基因和ARP基因的表达共存于复叶原基中,KNOX I基因表达参与复叶原基边缘分生组织维持和小叶原基起始;而ARP基因表达决定复叶原基属性并参与近轴面区域的建立和小叶原基起始位置的控制。研究显示在豆科复叶原基中KNOX I基因不表达,表明豆科复叶发育具有特殊性,那么维持豆科复叶原基分生组织、控制小叶原基起始的机制是什么呢?对豌豆复叶发育的研究显示,UNI基因可能成为其中一个候选者。但是问题远没有解决。复叶发育的分子机制的保守性究竟如何?豆科复叶发育的特殊机制表现在哪些方面?本研究以豆科模式植物百脉根为系统,利用反向遗传学和正向遗传学手段,探讨百脉根复叶发育分子机制的保守性和特殊性,以期回答上述问题。首先通过同源基因克隆法分离了百脉根3个KNOX I基因片段、2个ARP基因、3个LOB-like基因片段,研究了它们的时空表达模式。LjKN1和LjKN3的表达模式揭示它们不参与百脉根复叶发育。LjAS1a、LjAS1b和LjFLO在复叶发育不同时期中表达模式呈动态变化,提示它们可能参与控制百脉根复叶发育的关键事件。在发育早期LjAS1a和LjAS1b可能参与复叶原基属性决定及近轴面区域的建立为小叶原基起始提供正确的位置信息;发育晚期LjAS1b可能参与小叶原基属性决定和小叶极性模式建成。LjFLO的功能可能与复叶原基边缘分生组织的维持相关。LjLOB1和LjLOB3在小叶基部表达可能参与小叶原基和叶轴的边界确立。其次,对复叶结构和模式建成均受到影响的nl1突变体进行了细胞形态学分析和遗传分析。研究显示nl1突变表型是由单位点隐性突变造成的,突变体中小叶原基提前起始、小叶极性模式改变、叶脉模式改变,同时影响花器官发育和茎维管束模式建成。这些表型可能与突变体中LjAS1a表达模式变化、表达水平降低有关。因此在百脉根复叶发育中NL1位点的正常功能可能是维持LjAS1a的极性表达模式和表达水平。