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花朵对称谁决定？双子兽 2012-11-01植物的花朵千姿百态，除了缤纷的色彩，还带给人对称的美感。由于本人在科学绘画竞猜大赛中屡遭挫折于是决定用第一篇日志来报复社会了，请说出下面图中的植物的名称：思考时间到！眼力好的童鞋肯定认出来右边那位就是赏心悦目的柳穿鱼（Linariavulgaris），左边那位戴颗五角星的小喇叭又是谁呢？答案是柳穿鱼。（纳尼？这不是坑爹么！）这事儿还得从1741年说起。林奈的一个学生从瑞典乌普萨拉带回了一株植物样品送给他，这株植物的株型、叶片、气味、花萼和种子看上去和普通的柳穿鱼完全相同。但是柳穿鱼具有和金鱼草相似的两侧对称花（只有一个对称轴），这个植株则是典型的辐射对称花（有多个对称轴）。林奈被这个奇怪的植物搞得很崩溃，一开始他觉得这货是个杂交后代，但他很快就放弃了这种观点。后来下结论认为“这种新植物由本身种子繁殖，因而是一个新物种，并不是一开始就有的”，最后又发现这种植物并不像原先所认为的那样是固定不变的。林奈最后决定假装看不见它，在他的植物种志中也没有提到这个烦人的植物。现在我们知道，植物基因组中含有大量的转座子序列，这些转座子在染色体上跳来跳去，刚好跳到一个有功能的基因序列里，就会影响基因的表达。另一种会沉默基因表达的原因是DNA甲基化，这种对DNA碱基的特定修饰会阻断RNA的产生，也造成基因表达异常。上边说的那种特别的柳穿鱼被林奈命名为Peloria，拉丁文意为“monster”，后来的分子生物学研究证实这个妖怪的CYCLOIDEA(CYC)基因被甲基化了，这使得花朵的对称性发生了巨大的改变。金鱼草中也有类似的妖怪，原因则是转座子在CYC基因上的插入。这个CYC可是很强大的哟，不仅在上面说的两种车前科的植物中其作用。在禾本科的水稻中，一个类似CYC的基因RETARDEDPALEA1(REP1)突变之后，水稻花的对称性也发生了变化。顺便来说下水稻花的结构：绿色的两片颖壳，大的叫外稃，有五个大维管束，小的叫内稃，有三个大维管束。内外稃的边缘像锁扣一样互相拉住对方，为里面的雄蕊柱头心皮浆片等器官提供保护。水稻的这个类CYC基因突变之后，内稃就具有了五个维管束，边缘的锁扣结构范围扩展了，具有了外稃的许多特征。CYC之强大还会影响花序的发育，这次的研究对象是非洲菊（Gerberahybrida）。非洲菊是典型的头状花序，花盘最外围是舌状花，两侧对称，最中心是管状花，辐射对称。非洲菊的CYC基因在外周的舌状花区域表达，在内部的管状花区域不表达，沿着花序的辐射轴呈现一个外高内低的表达梯度。这使得在舌状花和管状花之间有第三种花transflowers，它们是两侧对称的，但是没有舌状花的花瓣长，显得比较小，和舌状花一样，transflowers的雄蕊几乎是不发育的。抑制了非洲菊的一个类CYC基因的表达之后，整个花序看上去仿佛减肥了一样，transflowers的长度变得很短，几乎和管状花一样短，甚至有的transflowers的花舌变成五裂或八裂，具有了辐射对称花的特征。而反过来将这个类CYC基因超量表达之后，中间的管状花的雄蕊发育受到抑制，原先裂开的花瓣融合在一起，长度也有所增加，具有了舌状花的一些特征。CYC基因和另一个叫DICHOTOMA(DICH)的基因都具有一个保守的碱性螺旋-转角-螺旋的结构，属于TCP基因家族，具有结合DNA的功能，可以调控转录。TCP类基因通过和一些特定的MYB类基因的相互作用，调节花的对称性发育。不过CYC的功能也不仅限于此，在上面的非洲菊的研究中，也发现了转基因菊花的叶片形状和花序朝向的异常。普遍认为呢，两侧对称花比辐射对称花要进化一些，有利于自身的采光，且花朵排列