花器官发育的分子遗传机制是植物发育生物学的一个研究热点。目前花器官发育主要用ABCE模型来解释,该模型认为花器官主要受ABCE四类功能基因调控,A+E控制萼片的形成,A+B+E控制花瓣的形成,B+C+E共同作用调控雄蕊的形成,C+E则控制心皮的形成。该模型可用于解释大多数的双子叶植物与部分单子叶植物的花发育。但对花形态比较复杂的植物,其花器官形成机制目前还不清楚。姜科植物是花部特征极其特化的一个类群,它们的花除了有典型的花结构(萼片、花瓣、雄蕊和心皮)外,还有唇瓣状退化雄蕊、花瓣状侧生退化雄蕊和退化消失的雄蕊,且不同种之间这些结构存在较大差异。大量的研究证据表明：特化的花器官对保证姜科植物完成传粉极为重要。但在花发育方面,ABCE四类基因是如何控制姜科植物呈现形态多样的花结构目前还不清楚。因此我们以侧生退化雄蕊不明显的马来良姜(Alpinia mutica)和侧生退化雄蕊明显的黄姜花(Hedychium flavum)作为实验材料来研究姜科植物花器官发育的调控机制。(1)首先,通过设计简并引物克隆了黄姜花花器官特征基因HfFUL、HfAP3、 HfPI和HfAG的部分序列,再通过3’RACE技术克隆了它们的半长序列。然后,从已有的马来良姜转录组数据库中筛选出了其花器官特征基因AmFUL、AmAP3、 AmPI-1、AmPI-2、AmAG和AmSEP3。并将这两个种的基因序列与其他物种的同源基因进行了系统分析,确定了这些基因分别属于黄姜花和马来良姜的ABCE类基因。(2)运用荧光定量PCR (qRT-PCR)技术和原位杂交技术检测了上述基因在不同花发育阶段和不同花器官中的表达模式。原位杂交结果显示,在花发育早期,马来良姜和黄姜花的B类基因AmAP3和HfAP3在花发育过程中的时空表达模式相似：另外三个B类基因(AmPI-1、AmPI-2和HfPI)的主要表达区域也相同,有趣的是HfPI的表达区域更广泛在胚珠中也有表达。qRT-PCR的结果显示,在这两个种的花发育后期,各个花器官中的A类、B类和C类基因均有相似的表达模式。(3)为了对基因AmFUL做进一步的研究,我们构建了35S::AmFUL表达载体,并将其异源表达在拟南芥中。AmFUL异源表达造成植株早花的表型,并且植株矮小、叶片和花发育不正常。其中一个转基因植株的花在萼片的位置出现了花苞,一个植株的花出现了3个心皮。这与其他单子叶植物的此类同源基因异源表达后的表型相似。实验结果表明：(1)姜科植物花瓣状花器官的形成可能主要与B类功能基因相关；(2)马来良姜和黄姜花的唇瓣和雄蕊中ABC类基因的表达模式相似,进一步支持了假说——唇瓣来源于雄蕊；(3)马来良姜AmFUL在花发育过程中可能不仅参与萼片和花瓣的形成,而且影响开花时间,促进心皮的形成。