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花柄是开花植物上连接花与花序主茎的部分,在花发育、果实成熟等过程运输营养成分,是解剖学上重要的器官。同时,作物花柄的长短及其与主茎的夹角直接影响花序和穗的发育和形态,是影响作物产量的重要因素之一。有关花柄发育的研究主要集中在模式植物拟南芥中。目前已鉴定与花柄发育相关的基因包括BREVIPEDICELLUS(BP), ERECTA{ER), CRM1/BIG等转录因子。但是有关其它植物花柄发育的工作还鲜有报道。我们在研究中发现,烟草MADS-box基因NtSVP是烟草花柄发育所必需的,在调控花柄延伸方面发挥重要作用。我们进而对NtSVP进行功能分析,并研究它调控花柄发育的分子机制。主要结果如下：1.与野生型相比,RNA干扰(RNAi)下调NtSVP基因使烟草花柄显著增长,花序结构舒展；而过表达NtSVP导致花序紧凑,花柄长度严重缩短,几乎消失。石蜡切片观察表明,花柄长度的改变是由花柄细胞延伸的变异造成的,与细胞的分裂无关。2.鉴于拟南芥中Ⅰ类KNOX家族的转录因子BP是控制花柄发育的重要因子之一,我们利用实时定量PCR检测了烟草的一个最近的同源基因\NtBPL在转基因植株中的表达情况。结果发现,下调NtSVP使NtBPL的表达量升高。过表达NtBPL使花柄长度增加：而下调NtBPL花柄缩短。NtBPL-RNAi转基因植株中NtSVP表达未发生变化,显微观察发现其花柄长度的改变是由花柄细胞变短引起的。3.为了进一步确定NtSVP和NtBPL的调控关系,我们通过杂交获得了NtBPLNtBPL-RNAi x NtSVP-RNAi杂交植株,发现其花柄缩短,长度接近于NtBPL-KNAi植株花柄,表明两者调控烟草花柄延伸的通路部分重叠,且NtSVP位于NtBPL上游。4.为了解NtSVP是否直接调控NtBPL表达,我们进行了酵母单杂交和凝胶阻滞实验。结果表明,NtSVP蛋白可以直接结合到NtBPL启动子上的CArG-box [C(A/T)8G]元件,说明NtBPL是NtSVP直接的下游靶基因。利用双荧光素酶报告系统进行转录活性分析表明NtSVP是个转录抑制因子,这与NtBPL在NtSVP-OE转基因烟草花柄中表达量显著下降的现象是一致的。5.为了了解NtBPL是通过怎样的路径实现对花柄长度的调控,我们利用安捷伦烟草芯片,比较了NtBPL下调后基因的变化规律。结果发现,有7个赤霉素(GA)相关基因的表达发生了显著地变化,包括5个GA合成基因,CPS, KS, KAO, GA3oxl, GA3ox2。它们的表达均被下调,暗示NtBPL可能通过GA,尤其是调控GA的合成来影响花柄细胞的延伸,从而调控花柄的长度。综上所述,我们的工作发现了调控一个花柄发育的新机制,即NtSVP通过直接调控NtBPL,并进而影响GA的合成,达到调控花柄延伸目的。本工作在拟南芥已知功能基因NtBPL上游,确定了一个MADS-box基因参与花柄发育功能和调控路径,拓展了我们对植物花柄发育知识,对通过改良花柄长度和夹角来改变植物花序和穗型,提高作物产量,具有一定的借鉴意义。