花器官的排列一般有輪狀和螺旋狀兩種方式。在輪狀排列時，花器官的數(shù)目在種內(nèi)基本固定；但在螺旋狀排列時，花器官的數(shù)目往往不固定，表現(xiàn)出種內(nèi)甚至個體內(nèi)的變異，說明花的基本結(jié)構(gòu)具有可塑性。導(dǎo)致花器官數(shù)目和花基本結(jié)構(gòu)不固定的原因和機(jī)制尚不清楚。中國科學(xué)院植物研究所孔宏智研究組以毛茛科大馬士革黑種草（Nigella damascena）為研究材料，對這一問題進(jìn)行了探討。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，在大馬士革黑種草的花中，花器官的總數(shù)在個體間和個體內(nèi)均表現(xiàn)出很大差異；各類花器官的數(shù)目都不固定，其中雄蕊數(shù)目的變異最大，是決定花基本結(jié)構(gòu)的主要因素。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，一朵花中花器官的總數(shù)主要由花原基的初始大小決定，而各類花器官的數(shù)目由相應(yīng)花器官身份決定程序的功能范圍決定。通過研究各類花器官身份基因的表達(dá)模式和功能，研究人員揭示了各類花器官的身份決定程序及其功能范圍不固定的原因：各個花器官在花原基上由外向內(nèi)依次發(fā)生，外部器官長得很大時內(nèi)部器官尚未發(fā)生；大多數(shù)花器官身份基因的表達(dá)是高度動態(tài)的，表達(dá)的范圍和劑量在不同的發(fā)育階段有所不同；不同類型的花器官對同一基因表達(dá)量的需求不同，表達(dá)量的少許改變就足以改變器官的身份；各類花器官身份基因之間存在復(fù)雜的調(diào)控關(guān)系，一個基因的表達(dá)變化往往能夠引起連鎖反應(yīng)；部分花器官身份基因還能夠影響不同類型花器官之間的界限。

    上述結(jié)果表明，花器官身份決定程序是高度動態(tài)和可塑的，而且這種可塑性在螺旋狀花中表現(xiàn)得尤為明顯；花從螺旋狀向輪狀的轉(zhuǎn)變，則可能與這種可塑性的降低有關(guān)。該研究還對長期以來頗有爭議的A功能基因和花器官瓣化的原因等問題進(jìn)行了澄清，其結(jié)果對于理解花基本結(jié)構(gòu)的可塑性和花部性狀進(jìn)化的分子機(jī)制具有重要意義。

    該研究于12月8日在線發(fā)表在Nature Plants 期刊上?？缀曛茄芯拷M博士生王培培、廖虹和博士畢業(yè)生張文根為該文的并列第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。