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花瓣是花器官的主要组成部分之一,其大小、形状和色彩在保护雄蕊和雌蕊、吸引昆虫、完成植物有性生殖的过程中具有重要作用。此外,花瓣的形状和大小对于观赏花卉品质的形成具有重要贡献。因此,阐明花瓣形态建成的分子机制不仅是植物发育生物学研究的任务之一,也是园艺学家关注的焦点。本研究以非洲菊(Gerbera hybrida)舌状花为材料,分析光和赤霉素(Gibberellic acid,GA)对花瓣形态的调控作用。将P15期的头状花序在黑暗、黑暗+GA3、白光、白光+GA3条件下离体培养9d后观察测定舌状花瓣和花瓣细胞的生长情况。结果表明,白光能显著促进舌状花瓣的纵向伸长和横向加宽,而GA3进一步加强纵向伸长,同时减弱花瓣加宽,表明白光和GA3协同促进花瓣的纵向伸长;而在花瓣的横向加宽上,GA3存在着拮抗白光的作用。利用本实验室建立的细胞印迹技术,分析白光和GA3调控舌状花花瓣生长的细胞学动态变化。将舌状花的基部、中部和上部三个区域取细胞观察细胞数目和大小,结果发现,光和GA3对各部位的细胞数目没有影响,而光对细胞长度和宽度都有明显的促进作用,这种促进能被GA3所加强;而光对细胞宽度的正向调控却被GA3减弱。细胞皮层微管免疫荧光观察发现,舌状花瓣在黑暗下生长24h后,细胞皮层微管成自由散乱状排列。施加外源GA3后,皮层微管成束状横向排列,排列角度大于60o的约占95%;而白光处理下,皮层微管成横向或斜向的排列,微管角度大于60o的约占55%,施加外源GA3后,皮层微管也呈现出束状横向排列,排列角度均大于60o。皮层微管排列的测定实验说明,GA3促进细胞伸长、抑制细胞加宽的原因在于促进了微管的T状排列,减少了促进细胞加宽的L状排列。微管抑制剂oryzalin(安磺灵)作用下,微管发生解聚,白光对舌状花花瓣及其细胞的伸长和加宽的促进效应减弱,而GA3对花瓣及其各部位细胞的伸长效应也同样减弱。进一步表明光和GA3通过调控细胞皮层微管的排列参与调节花瓣细胞的生长。总之,光和GA3对非洲菊舌状花花瓣细胞生长有重要的调控作用,光既能促进花瓣的纵向伸长,又能促进横向扩展,而GA3则只表现出促进花瓣的纵向伸长;皮层微管排向的变化参与光和GA3对花瓣细胞生长的调控过程。本研究工作对阐明花瓣形态建成的机制具有重要科学意义,为改变花瓣形态的基因工程奠定理论基础,具有潜在的应用前景。