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荔枝(Litchi chinensis Sonn.)花具有花瓣缺失的特性,而同属于无患子科的龙眼有典型的花瓣结构。因此,本研究以‘妃子笑’荔枝和‘储良’龙眼为对比材料,以花器官发育相关的ABCDE组基因为研究目标,结合基因表达、基因瞬时表达和启动子分析等手段,研究荔枝花瓣缺失的分子机理。分别采取第一批开雄花和第一批开雌花的‘妃子笑’叶片,进行非靶向代谢组分析,研究荔枝花性分化的生化机理。主要研究结果如下:(1)共分离得到荔枝ABCDE组基因16个,其中A组包括LcAP1、LcAP2-1和LcAP2-2,B组包括LcAP3-1、LcAP3-2和LcPI,C组包括LcAG,D组包括LcSTK1、LcSTK2、LcSTK3和LcSTK4,E组包括LcSEP1、LcSEP2、LcSEP3、LcSEP4和LcSEP5。除了AP2外都同属于MADS-Box家族基因,且均属于MICK型蛋白,均具有高度保守的MADS域和K域,I域和C末端保守性较差。(2)花瓣形成主要由ABE组基因互作共同控制。通过对荔枝雄花和雌花不同发育时期上述基因表达量分析可知,A组的LcAP1和LcAP2-1基因在荔枝花发育过程中表达量成下降趋势,且AP1和AP2-1基因在龙眼全开雄花中表达量要显著高于荔枝全开雄花。B组的LcAP3-1的表达量在荔枝花发育进程中明显下降,但龙眼中AP3-1的表达量显著低于荔枝,需要进一步研究解释。E组的LcSEP3和LcSEP5基因在荔枝花的发育过程中表达量显著下调,而龙眼中SEP4基因的表达量显著高于荔枝。因此,LcAP1、LcAP2-1、LcAP3-1、LcSEP3、LcSEP4和LcSEP5均有可能跟荔枝花瓣缺失相关。(3)为了确认是否因为荔枝ABE组基因之间缺少正常互作,导致花瓣不能形成。对上述基因在烟草中进行瞬时表达,验证转录因子对启动子的互作调控。结果显示,LcSEP5可以明显激活LcAP2-1的启动子活性,LcAP3-1可以明显激活LcSEP5的启动子活性,LcAP2-1明显抑制LcAP3-1的启动子活性。说明上述基因存在互作关系。(4)为了进一步确定花瓣缺失是否由于LcAP3-1启动子活性低引起的,将对荔枝和龙眼的启动子的顺式元件进行比较分析。通过序列比对可知,二者同源性为82.7%,氨基酸的同源性为99.12%。二者蛋白质结构存在较大差异,暗示其功能有可能也存在不同。(5)对先开雌花和先开雄花的荔枝叶片代谢组差异分析可知,代谢物均在甘油磷脂代谢途径显著富集,先开雌花的植株在发育的过程中,奎尼酸、α-亚麻酸、粪卟啉、山奈酚的含量明显下降;虾青素、胆甾烷、胆碱的含量明显上升,在先开雌花的植株在发育的过程中,角黄素、金盏黄花质、胍基丁酸的含量明显下降,迷迭香酸的含量明显上升;在“白点”期,先开雌花的荔枝叶片中硫胺素焦磷酸、精氨酸的含量明显高于先开雄花的植株,而法尼醇的含量则相反,在“白点”后期,先开雌花的荔枝叶片中甲基咪唑乙酸和精氨酸的含量明显高于先开雄花的植株,而法尼醇和山奈酚的含量则相反。