大豆（Glycine max（L．）Merri．）是重要的粮油作物。为了理解大豆花发育的分子调控机制，本研究利用大豆基因组寡聚核苷酸芯片(GeneChip^?Soy Genome Array，Affymetrix)，比较了大豆根、叶、花的转录组，鉴定了花优势表达基因347个。根据每个基因的功能，将花中优势表达基因分为9类，涉及到细胞结构、新陈代谢、转录、防御反应、脂质转运蛋白、信号转导等．从花优势表达基因中挑选了所有的转录因子基因，进行了功能注释和聚类分析，发现28个大豆花优势表达的转录因子基因中最多的是MADS-box基因，约占到转录因子基因总数的41％，另外还发现了编码MYB转录因子、bHLH蛋白、锌指蛋白和NAC蛋白的基因，表明除了MADS-box转录因子之外，多个类型的转录因子参与了大豆的花发育过程。根据表达谱聚类分析的结果，将花优势表达的转录因子基因分为分为2类，其中Ⅰ类转录因子基因在花组织中高表达，在根或叶片中也有一定水平的表达，因此推测Ⅰ类转录因子不但主要在花器官中发挥作用，而且在根和叶组织中也可能具有一定的作用，如2个NAC蛋白；而Ⅱ类基因在除花以外的两个组织中的表达很低，因此可能仅在花发育中发挥作用，如3个MYB转录因子。而且聚类分析的结果还暗示某些表达规律类似的基因可能协同发挥作用。本研究随机选择了7个花优势表达的转录因子基因进行实时定量RT-PCR分析，以验证基因芯片的结果。结果表明7个基因在3个组织的相对表达量与基因芯片的结果基本一致，说明基因芯片的数据是可靠的。除了根、叶和花组织之外，在进行实时定量RT-PCR时我们增加了荚组织，结果发现某些转录因子基因除了在花组织中高表达之外，在荚中表达也较高，如Gma003239（MADS-box）、Gma012717（MYB）等，表明这些转录因子除了在花组织中发挥重要作用之外，在大豆荚中也行使着重要的功能。选择花优势表达的两个MADS-box基因片段Gma010711和Gma003239，通过RACE技术克隆到全长，分别命名为GmMADS28和GmMADS29。序列分析表明GmMADS28全长1026bp的片段，包含完整的ORF 732bp，编码243个氨基酸残基，其在GenBank中的注册号是AJ878424；GmMADS29全长1021bp，包括完整的ORF 74Top，编码248个氨基酸残基，其在GenBank中的注册号是DQ159905。数据库检索表明GmMADS28和GmMADS29与MADS-box家族中的SEP蛋白的序列相似性较高，GmMADS28与拟南芥SEP1、SEP2、SEP3和SEP4的氨基酸一致率分别为59％、60％、74％和47％；GmMADS29与SEP1，SEP2、SEP3和SEP4的氨基酸一致率分别为74％、71％、59％和52％。结合系统发生分析的结果，推测GmMADS28基因可能与拟南芥SEP3同源；而GmMADS2基因则与拟南芥SEP1同源。利用洋葱表皮细胞的瞬时表达系统对GmMADS28和GmMADS29的亚细胞定位进行了研究，发现GmMADS28和GmMADS29两个基因产物都定位在细胞核內。为了分析GmMADS28的基因结构，本研究分4段克隆并获得了GmMADS28基因的基因组序列，发现GmMADS28基因含有8个外显子7个內含子，所有的內含子符合GU…AG的內含子规则。为了分析GmMADS28基因的结构与其他植物MADS-box基因是否保守，本研究比较了GmMADS28、拟南芥SEP3、百脉根LjSEP3以及玉米ZAG2基因的结构。结果发现来自SEP亚家族的GmMADS28，SEP3和LjSEP3基因都具有8个外显子和7个內含子，而且每个外显子的大小都非常保守，但是內含子的大小则有所不同，表明在进化过程中MADS-box基因的內含子序列可能承担了大部分的突变。为了研究GmMADS28和GmMADS29基因的时空表达模式，本研究通过半定量RT-PCR的方法检测了两个基因在根、茎、茎生长点、叶、花、荚和种子，以及雄蕊、萼片、心皮和花辦中的表达情况．结果表明GmMADS28和GmMADS29基因主要在包括花、种子和荚等生殖器官表达，在营养器官中不表达或表达微弱。进一步研究发现GmMADS28和GmMADS29在四轮花器官中都有所表达，但花辦和雌蕊中表达量较大，说明两个基因最有可能参与花辦和雌蕊的发育．在大豆NJCMSlA天然杂交后代中发现了突变体NJS-10Hfs，该突变体花辦数目增多，部分雄蕊转变为花瓣。本研究通过实时定量RT-PCR发现GmMADS28和GmMADS29在突变体NJS-10Hfs中的表达量明显高于正常品种，推测GmMADS28和GmMADS29基因的高水平表达很可能与突变的形成有关，并且这一点在随后的烟草转基因实验中得到了验证，因此推测，出现突变现象的原因很可能就是抑制GmMADS28或GmMADS29基因表达的调控因子发生了突变。对两个基因在种子不同发育时期的表达水平进行分析，发现GmMADS28和GmMADS29在种子发育过程中的表达的趋势是先降低后升高，表明两个基因可能在种子发育的早期和后期起作用。将GmMADS28基因正向插入pBI121载体中构建了pBIGmMADS28植物表达载体，通过农杆菌介导法转化烟草，获得了35S：GmMADS28的烟草转基因植株。表型和细胞学分析发现GmMADS28的异位表达促使烟草提前开花、矮化；增加了萼片、雄蕊和花瓣的数目，产生了萼片、雄蕊向花瓣的转变，而这些现象与大豆突变体NJS-10Hfs的典型特征极为类似，表明GmMADS28基因的高丰度表达可能是直接导致花辦数目增加以及雄蕊向花辦转变的原因；35S：GmMADS28转基因植株还出现了子房状萼片、开裂的花辦和弯曲的雄蕊等表型，而且由于雄蕊弯曲和缩短，导致雄蕊无法触及雌蕊，而不能正常授粉；此外，35S；GmMAD328转基因植株的花药不能正常开裂，花粉的活力降低，最终导致转基因植株育性下降甚至完全不育，这些结果在以往的SEP类蛋白功能描述中未见报道，其在创建植物雄性不育材料研究中具有潜在的应用价值。通过生物信息学技术从大豆中克隆1个拟南芥SUPERMAN-like基因GmZFP1，mRNA表达分析表明其在生殖器官表达，在营养器官基本不表达，而且在4轮花器官中均表达，尤其在花辦和雄蕊中表达较高，并在种子发育后期表达增强．本研究通过实时定量RT-PCR分析，发现GmZFP1在大豆NJS-10Hfs突变体花辦申表达量明显高于正常品种。以上结果表明GmZFP1可能在大豆的花辦发育以及种子发育后期发挥重要的作用。