生物谷報道：高等植物的花朵有相似的結(jié)構(gòu)：最外層的保護幼芽的萼片（sepals）、次外層的顏色鮮艷吸引昆蟲傳粉的花瓣（petals）,、內(nèi)部貯滿花粉的雄蕊（stamens）,、最內(nèi)層的稍后會發(fā)育為果實和種子的心皮（carpels）,。這些器官的發(fā)育過程由許多基因控制,。最近,，德國馬克斯普朗克研究所作物育種研究人員與荷蘭Nijmegen學院的同事合作，發(fā)現(xiàn)一種micro RNA是控制花器官同一性（floral organs identity）的關(guān)鍵,。這一成果刊登于6月24日Nature Genetics雜志,。
Zsuzsanna Schwarz-Sommer研究小組發(fā)現(xiàn)一種金魚草突變，使本該發(fā)育為雄蕊的地方長出花瓣（如下圖）,。有趣的是,，在矮牽牛花中也存在相類似的突變,。Schwarz-Sommer說：“10年前,，我們首次在兩種植物中觀察到相似的突變時就已經(jīng)開始懷疑使同一種突變也許破壞了遺傳控制，導(dǎo)致錯誤的地方長出錯誤的器官,。”其實果蠅中也出現(xiàn)過類似的現(xiàn)象,，一種突變使本應(yīng)長出一對觸角的地方長出了一對腿。
研究人員在矮牽?；ê徒痿~草中發(fā)現(xiàn),，一種microRNA突變會將預(yù)計發(fā)育為花瓣的成分改為雄蕊，提示相同的基因缺陷會打亂花器官一致性被,，導(dǎo)致“錯誤的地方長出錯誤的器官”,。
正如Schwarz-Sommer所料，實驗證實兩種植物中的同一種microRNA突變改變了花器官的同一性。microRNA通常不到20個核苷,，識別并結(jié)合其在mRNA上的互補序列,，抑制mRNA翻譯為蛋白。microRNA的突變影響了整條控制事件,。
microRNA突變很罕見,，這是首次發(fā)現(xiàn)一種microRNA在兩種植物有相似的功能。Schwarz-Sommer說這項發(fā)現(xiàn)非常重要,，掌握調(diào)節(jié)花器官一致性的控制機制為將來用計算機模擬這種生物學過程提供了參考,。
教科書用簡單的ABC模式描述了控制花器官一致性的復(fù)雜機制，其中A,、B和C分別代表了三種發(fā)育功能：A單獨負責萼片,，A和B的聯(lián)合功能導(dǎo)致了花瓣，B和C聯(lián)合功能導(dǎo)致了雄蕊,，心皮的一致性是單獨由C控制的,。新發(fā)現(xiàn)顛覆了這種模式，用時間動態(tài)控制取代了空間靜控制,。
原始出處:
Nature Genetics 39, 901 - 905 (2007)
Published online: 24 June 2007 | doi:10.1038/ng2056
A conserved microRNA module exerts homeotic control over Petunia hybrida and Antirrhinum majus floral organ identity
Maria Cartolano1, Rosa Castillo1, Nadia Efremova1, Markus Kuckenberg1, Jan Zethof2, Tom Gerats2, Zsuzsanna Schwarz-Sommer1 & Michiel Vandenbussche2
It is commonly thought that deep phylogenetic conservation of plant microRNAs (miRNAs) and their targets1, 2 indicates conserved regulatory functions. We show that the blind (bl) mutant of Petunia hybrida3 and the fistulata (fis) mutant of Antirrhinum majus4, 5, which have similar homeotic phenotypes, are recessive alleles of two homologous miRNA-encoding genes. The BL and FIS genes control the spatial restriction of homeotic class C genes6, 7 to the inner floral whorls, but their ubiquitous early floral expression patterns are in contradiction with a potential role in patterning C gene expression. We provide genetic evidence for the unexpected function of the MIRFIS and MIRBL genes in the center of the flower and propose a dynamic mechanism underlying their regulatory role. Notably, Arabidopsis thaliana, a more distantly related species, also contains this miRNA module but does not seem to use it to confine early C gene expression to the center of the flower.
Max Planck Institut für Züchtungsforschung, Plant Molecular Genetics Department, Carl-von-Linne-Weg 10, 50829 Köln, Germany.
Radboud University Nijmegen, Institute for Wetlands and Water Research, Plant Genetics Toernooiveld 1, 6525 ED Nijmegen, The Netherlands.
