【毕业学位论文】（Word原稿）PF40基因与DREB转录因子转化小麦的研究作物遗传育种硕士论文

密级 ： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 因与 录因子转化小麦的研究 .) .) I 摘 要 本研究利用分子生物学试验手段，构建了 粒载体，利用农杆菌侵染转化法和基因枪转化法分别将 其 导入小麦 （ .） 基因组中。 因是从谷子未成熟种子 探讨该基因对小麦的影响，以分蘖特性差异明显的 个冬小麦品种为受体材料，用带有 因和 因的质粒轰击小麦幼胚愈伤组织。经含有 5 培养基上四次抗性筛选后移栽温室，共获得 613 株再生植株，经 测共获得 43 株阳性植株， 性转化率为 将 26 个转基因植株的种子种成 转基因后代中随机选取 19 株进行的 析，初步断定 性率为 经过 测和 交分析，证明 统计学中 6个株系的 基因后代中有 12 株符合孟德尔 3： 1 的遗传分离比（ 结果表明因在后代中得到较稳定遗传，并以显性方式遗传给后代。同时对 转基因植株进行分蘖和成穗数的调查结果显示 ， 义、 义、 干扰载体与对照均有显著性差异，只有扰载体与对照的差异 不显著，以上结果 表明 因对小麦的分蘖 具有 一定的 调空作用 。 以冬小麦品种轮选 987 幼苗的茎尖分生组织为受体，通过农杆菌介导法将与抗逆相关的逆境诱导转录因子 因的质粒 入小麦基因组中，与农杆菌共培养后共获得 110 棵转化幼苗。经 增鉴定，其中 10 棵幼苗证明含有 因，转化率达到 转基因已经稳定遗传给后代，并且所得株系基本符合孟德尔分离比 3:1。 本研究表明将 因导入小麦对小麦的分蘖数和成穗数存在一定的 调节作用。同时，利用优化的农杆菌介导基因转化体系，较好地克服了小麦转化受体的基因型障碍，提高了小麦的基因转化效率。 关键词 : 小麦， 录因子， 基因枪转化，农杆菌介导，幼胚，茎尖分生组织 he 5S bi to of to to of To 000 of 99by 13 on S in 3 of 6 6 of 9 9 of 2 s 6 be 18 9918 a in to of of 10 10 of be 1 s :1 in It or in on of of be a to no 录 第一章 绪论 1 究目的和意义 1 内外研究进展 2 麦转化技术的研究进展 2 物分蘖基因工程研究进展 7 究内容和方法 15 第二章 小麦基因枪法转化 因 16 料与方法 16 16 17 果与分析 23 粒载体的检测与鉴定 23 草剂抗性筛选 25 0 代转 因再生植株的 测 27 1 代转 因植株的 测 28 1 代转 因植株的遗传分析 29 化 因小麦 植株分蘖特性鉴定 29 第三章 小麦农杆菌侵染法转化 因 34 料与方法 34 34 35 果与分析 37 粒载体的检测与鉴定 37 选与检测 38 第四章 讨论 41 麦基因枪转化法的转化效率 41 因与小麦分蘖特性 41 杆菌侵染小麦茎尖分生组织的转化 42 一步研究工作设想 43 第五章 结论 44 参考文献 45 致谢 53 作者简历 54 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 究目的和意义 小麦是全世界分布范围最广、栽培面积最大、总产量最高、总贸易额最多的粮食作物，在世界经济中占有举足轻重的作用。我国小麦最大播种面积在 4 亿亩左右，约占全国粮食播种面积的26%，为仅次于水稻的第二大主要粮食作物。伴随着我国可利用耕地面积的逐年减少，淡水资源的短缺和匮乏，人口的逐渐增多，培育高产、优质、多抗等优良性状综合表达的 小麦品种具有非常重要的社会、经济和生态效益。 杂交育种技术仍然是目前作物新品种培育的主要方法。近 20年来，随着植物组织培养技术，外重组技术，基因克隆技术及遗传转化技术的发展，植物基因工程育种己成为作物育种的新途径。从上世纪 90 年代开始，转基因技术在作物遗传改良上的应用一直是广大科学工作者关注的热点。截止目前获得的小麦转基因植株的报道中，基因枪法约占其中的 90 左右，其它方法仅占 10%（叶兴国等， 2001）。与基因枪转化相比农杆菌转化法是一种生物转化，具有一定的主动性，且具有基因拷贝数低、发生转基因沉 默相对较少、转移的基因片段较长、转化效率高等优点（徐春晖等， 2002）。利用作物幼苗茎尖分生组织作为转化受体的转化系统，在作物的遗传转化过程中可以有效的解决离体培养的基因型依赖问题。茎尖分生组织在农杆菌侵染后很容易再生出植株，不需要经过器官、组织和细胞组织培养过程，有效的克服了组织培养过程中基因型障碍造成的难以获得再生植株的缺点，扩大了小麦转化的基因型范围（ 梁欣欣等， 2007）。此方法具有周期更短、取材不受季节限制、无需严格的组织培养灭菌操作系统、有效的避开了繁杂的组织培养过程等优点，有望克服基因型对植物再 生和转化的限制，对禾本科作物改良具有重要的价值。 小麦等禾本科植物植株发育的一个重要特征就是产生分蘖的能力。分蘖是影响水稻与小麦等主要农作物穗数多少并进而影响单产的重要农艺性状之一，是单子叶植物在生长发育过程中形成的一种特殊的分枝特性。一般认为，分蘖数目是多基因控制的数量性状，且很容易受到环境条件的影响。目前，已经分离出一些分蘖数目发生改变的植物的突变体，但对这些突变体的研究以及对控制分蘖的分子机理的探究还不够完善。 因是从谷子花序的 库中筛选得到的一个与植物分蘖发育相关基因。将其在 数据库的查询比较表明该基因是不同与以往发现的与侧芽侧枝发育有关的基因，该基因或同源基因普遍存在于禾本科植物中。通过 因转化烟草和谷子的研究发现，该基因在一定程度上可以改变植物的分蘖数目。 与植物的抗虫、抗病等其它性状比较，植物的耐盐性、抗旱性等抗逆性状要复杂得多。 为了适应环境，在长期的进化中，植物逐渐建立起相应的抗性机制，如干旱、盐渍、低温等外界环境引起的脱水胁迫（ 植物体内产生一系列生理生化变化，诱导了许多胁迫耐性相关基因的表达，从而使植物抵御不良环境对自身的伤害 （刘强等， 2000）。 植物对干旱、高盐及低温耐性的强弱往往不取决于某一单个因子，其性状受到许多因子的影响。利用单一基因，如脯氮酸合成酶基因或甜菜碱合成酶基因进行转化，虽能在一定程度上改善植物的耐盐性或耐早性，但不能使植物的抗逆性得到较为理想的综合改良。因此，从改良或增强一个关键的转录因子调控着手，是使植物抗逆性得到综合改良的有效的途径和方法。 国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 2 就是这样一种转录因子，它可以调控多个与植物干早、高盐及低温耐性有关的功能基因的表达。因此，利用转录因子 期能获得较好的改良效果。 内外研究进展 麦转化技术的研究进展 从上世纪 90 年代开始，转基因技术在作物遗传改良上的应用一直是广大科学工作者关注的热点。 1992 年 通过基因枪将 因导入小麦品种 “ 中，宣告世界上第一株转基因小麦问世以来（ ， 1992），基因枪法一直占据着小麦转基因手段的重要位置，其次还有农杆菌介导法和花粉管通道法等技术。 麦遗传转化的方法 小麦遗 传转化的方法很多，有农杆菌介导法、基因枪法、 化法、硅碳纤维介导法、花粉管通道法、电击法和显微注射法等。对禾谷类作物来说，基因枪法是一种有效的转化途径。迄今为止，大多数转化的禾谷作物都是采用基因枪法得到的 (表 1)。 表 1 常用小麦基因转化方法特点比较 of 价条件 基因枪法 花粉管法 农杆菌法 其它方法 受体范围 完整细胞 卵细胞 完整细胞 原生质体 宿主范围 无 无 有 无 组培条件 简单 简单 简单 复杂 嵌合比例 多 无 有 无 转化率 100001 10000作难度 难 简单 较简单 极难 设备要求 昂贵 最便宜 便宜 昂贵 转化工作效率 高 较低 低 低 应用多少 最多 较多 较多 少 稳定性 差 较差 好 差 （欧巧明等， 2005） 因枪转化法 基因枪法（ 称粒子轰击法（ 、生物发射技术（ 或高速微粒子发射技术（ ，它是将核酸分子附着于高速运动的金属微粒表面，从而引入到受体细胞中的一种遗传物质导入技术。 1987年美国康奈尔大学的 人首先发明了火药式基因枪，随后该实验室的 1987）使用该基因枪将携带有细菌氯霉素乙酰转移酶 （ 基因的烟草花叶病毒的 入洋葱的表皮细胞，使 因得到表达。基因枪法本质上是一种物理过程，没有宿主的限制，对双子叶和单子叶植物都 能进行有效地转化。目前，用于基因枪转化的受体材料十分广泛，其中包括原生质体、中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 3 悬浮细胞、根或茎的切段、叶园片、成熟胚、幼胚、幼穗、分生组织、愈伤组织、胚芽鞘、花粉粒等几乎所有具有潜在分化能力的组织或细胞。基因枪转化法大大推动了小麦遗传转化的研究，促进了小麦基因工程的发展。但基因枪的轰击参数以及受体生理因素严重的影响了基因枪的转化效率；同时，该方法转化易出现嵌合体，多拷贝整合，共抑制和基因沉默现象，转化成本很高，限制了基因枪法的普遍应用。 杆菌转化法 农杆菌 粒介导基因转化法（ 一种天然有效的遗传工程系统。在农杆菌浸染植物时，其 粒 (包括 粒 )上一段转移 ） 插入到植物基因组中，使其携带的目的基因在植物中得以表达。与 杆菌转化的外源 贝数低、片断较大 (可达 50整合后的外源基因结构变异较小、转化效率高，同时农杆菌介导的转化方式其转化和筛选具有明显的简易性，恰当的分生组织是其优良的转化材料。1983 年首次利用根癌农杆菌获得了转基因烟草，农杆菌法很快就成为双子叶植物基因转 导的主要方法。尽管单子叶植物尤其是禾本科植物曾被认为不在农杆菌宿主之内， 1999） 、叶兴国（ 2001）等也分别报道了利用农杆菌介导法获得转基因小麦植株，并且经分子检测和遗传分析证明外源基因能够稳定表达和遗传。但是，目前农杆菌介导转基因小麦成功的报道较基因枪而言还太少，转化的效率不高。 粉管通道转化法 花粉管通道法（ 80 年代初期，由我国学者周光宇根据植物远缘杂交理论提出的，是在授粉后向子房注射含目的基因的 液，利用植物开花、受精过程形 成的花粉管通道，将外源 入受精的卵细胞，并进一步被整合到受体细胞的基因组中，随受精卵的发育而成为转基因新个体。花粉管通道法避免了复杂的组织培养与植株再生过程，可直接在转化当代获得种子，并且不受植物种类限制，成本较低，不需要昂贵的仪器设备。成卓敏等 （ 1993）获得大麦黄矮病毒 因转化的小麦；郭宝太等 （ 1996） 将 因通过该方法导入到小麦栽培品种，经过 测证明该外源基因已经成功导入。但花粉管通道法也有其自身的局限性，如 提取方法、 射液的配制、花期的选择、操作方法等都 将影响最终效果，易受环境条件影响，重复性差、经验性强、转基因植株后代情况复杂、转化效率低 (一般在 1%以下 )。 它转化法 应用于转基因小麦研究的遗传转化方法还有电激法、 导法、脂质体、离子束介导法等直接的基因导入方法，它们有一个共同的特点就是：利用高能量或物理化学的间接处理原生质体或愈伤组织细胞，使其产生瞬间的小孔或细胞融合，从而使外源 入受体中。研究表明，虽然这些方法操作简单，但转化效率普遍较低，几乎很难获得转基因再生植株。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 4 麦遗传转化的受体 幼胚为受体的转化 小麦遗传转化的受体类型取决于所用转基因的方法。选用适宜的小麦基因型并且采用分裂旺盛，状态良好的外植体作为转化材料是提高转化频率的关键，目前幼胚是小麦转化最为理想的受体。 (1992， 1993)首先报道用基因枪法转化春小麦品种 幼胚，成功获得了稳定表达的转基因小麦植株，随后以小麦幼胚为受体的转基因植株逐渐增多（ ， 1993； 1996；张晓东等， 1997）。 利用农杆菌侵染转化小麦的实验中，多以小麦的幼胚以及胚性愈伤组织作为转化受体。 （ 2003） 以预培养 4d 的小麦幼胚为外植体，用农杆菌 染转化，以草甘磷为筛选剂，获得了 转化率。 （ 1997）将带有 因的 株转化春小麦未成熟胚、预培养的未成熟胚以及胚性愈伤组织 3 种外植体都获得了转基因植株，经 测分析， 35%的转基因植株是单拷贝的，且 基因分离中多数符合孟德尔遗传规律。 幼穗为受体的转化 近几年来，由于小麦遗传转化技术的不断发展，人们也在不断的寻找更有效的转化受体系统。小麦幼穗由 于取材方便、周期较短、容易灭菌等特点成为离体培养外植体一个很好的选择（ 伍碧华等， 1996） 。 以幼穗为受体获得了外源基因的瞬时表达或稳定表达，并发现幼穗的转化效果优于幼胚的转化效果（陈梁鸿， 1997）。 刘录祥等（ 2001） 选择适期幼穗作为外植体，围绕保证愈伤组织发生过程中形态建成的完整和正常，辅以调整培养基的成份和适当延长脱分化过程，在分化潜力高峰期转入再生培养取得初步成功，初步建立起克服基因型障碍的小麦遗传转化受体系统。王艳丽等（ 2005）分别以不同小麦基因型的幼胚和幼穗为外植体，以植物中常用的 告基 因的瞬时表达为指标，对农杆菌敏感的小麦基因型进行较大规模的筛选，结果表明 83 个小麦基因型的幼穗经农杆菌感染后 ， 因表达率 幼 胚经农杆菌感染后表达率在 上的基因型仅占 没有表达的基因型多达 花药为受体的转化 小麦花药的愈伤组织的再生能力很强，经基因枪轰击后比较容易得到转基因植株，因而也是小麦转基因的良好受体。以花药为受体最大的好处在于转基因后代经加倍即纯合，但其成功也依赖于花药培养体系，受小麦品种的基因型影响较大。黄益洪等（ 2002）利用小麦的幼穗、花药以及幼胚分别作为受体材料，利用不同种类的农杆菌菌株侵染小麦不同基因型和同一基因型的不同外植体，研究了农杆菌菌系、小麦基因型和外植体对转化效率的影响。结果表明在采用高致毒力菌株、高敏感受体和高再生频率材料的“三高原则”下，幼穗及幼胚的效果比较理想。 株的整体转化 植物整体转化方法就是通过农杆菌介导法将外源基因直接导入到活体植株中，特别是植物的花器官中，使外源基因有机会进入到卵细胞或受精卵中，转化操作后，植物可以在土壤或营养液中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 5 中继续发育，直到形成转基因种子（ ， 2000） ，有效的避免了由单一的转化细胞进行组织培养获得再生植株的过程。 （ 2002）以完整的小麦植株为材料进行农杆菌转化，但未得到转基因植株。何道一等（ 2003）将含有 因表达载体的农杆菌滴入小麦小花中进行小麦活体转化，通过 交进行分子水平鉴定，最终获得转化植株效率为 茎尖分生组织为受体的转化 利用作物幼苗茎尖分生组织作为转化受体的转化系统，在作物的遗传转化过程中可以有效的解决离体培养的基因型依赖问题。茎尖分生 组织在农杆菌侵染后很容易再生出植株，不需要经过器官、组织和细胞组织培养过程，有效的克服了组织培养过程中基因型障碍造成的难以获得再生植株的缺点，扩大了小麦转化的基因型范围（梁欣欣等， 2007）。梁欣欣以小麦幼苗的茎尖分生组织为转化受体，将含有拟南芥逆境诱导转录因子 除草剂 因的表达载体，利用农杆菌介导法导入小麦 种中，获得了耐盐性增强的转基因小麦，经 王宏芝等（ 2004）以不同发育时期的小麦为材料，通过农杆菌介导结合基因枪轰击，将外源基因导入到小麦生殖 生长时期的生长点中，获得了 告基因的瞬时表达。 将种子萌芽，剥去胚芽鞘，用细针刺伤暴露的生长点，再用农杆菌侵染转化，经时表达和 测后，得到了转基因植株和后代种子 。 （ 2006）以小麦受损的茎尖分生组织为受体，利用农杆菌侵染转化的方法，从 的转化到 子检测进行完整的实验操作，得到了 性转化率。 麦遗传转化技术存在的主要问题 传转化频率低 目前广泛应用受体可以是胚性悬浮 细胞、幼胚、成熟胚、幼穗愈伤组织，也可以是花药、盾片等，转化的方法相对也比较成熟，但是由于受到基因型的限制、取材的季节性、组织培养的手段的制约以及转化效率不高等诸多问题，寻找合适的受体材料及组织培养方法成为提高基因枪转化效率的关键，小麦转化体系的尚未完善仍是制约小麦基因工程的主要障碍。只有少数基因型材料能通过组织培养可以再生出大批植株，绝大多数具有重要经济价值的基因型仍难以利用。小麦组织培养中植株再生频率低和基因型依赖性强等问题在一定程度上阻碍了转基因小麦的规模化发展，使转基因小麦研究仅仅集中在少数基因型， 而这些基因型往往又并非生产所需要的。另外，基因转化的受体单一、受体的转化频率低等，也严重阻碍了小麦基因工程的发展。因此，选择合适的外植体作为农杆菌转化的受体，建立不受基因型限制的转化体系是目前小麦遗传转化研究的重点。 乏合适的筛选标记基因 对于转基因植物的筛选是植物遗传转化技术中极为重要的一个环节。现有的植物转化体系主要采用抗生素、药物或除草剂抗性来筛选转基因植株。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 6 表 2 转基因植物常用筛选标记基因 he of 选择标记基因 引用文章 编码新霉素磷酸转移酶基因） ， 1993 码潮霉素磷酸转移酶基因） ， 1994 码氯霉素乙酰转移酶基因） ， 1991 码二氢叶酸还原酶基因） ， 1998 因（编码 酰转移酶基因） ， 1993 编码 等， 1992 因（编码 53 陈梁鸿等 ， 1999 近年来，转基因小麦的安全性问题受到人们的广泛关注，一旦转基因植物被获得，选择标记基因就失去作用，但是它们在后代中仍然表达。由于这些选择标记基因（ 大多来自于微生物，所以其安全性问题引起人们关注。目前，对选择标记基因的忧虑有四种 :(1)其表达产物会对植物细胞的分生和增殖有副面影响； (2)会对环境产生影响，具有抗生素，或除草剂抗性的标记基因的应用，会不会破坏生态平衡（汪琛颖， 2004）； (3)利用同样的选择标记基因很难再对其它基因进行转化 (4)标记基因传播到野生亲缘种中，使杂草获得这种抗性，变成现有除草剂无法杀灭的超级杂草。一种全新的发展策略即获取无选择标记的转基因植物逐渐发展起来。无选择标记的转基因植物具有许多独特的优势，如消除大众对转基因植物中含有选择标记基因而引起的恐慌及可以反复向己转化的植物中加外源基因等，因此这种新方法（无标记）有着巨大的应用潜力（ et 2002） 。目前对无选择标记的转基因植物的研究已经有许多报道（ . et 1998； et 2000； et 2000），主要有位点特异性重组法，转座子法，染色体内重组法（ 共转化法等，并且已经获得了无选择标记基因的转基因植物（ s）。 基因沉默和外源基因的不确定性表达 转基因沉默（ 象是指利用遗传转化方法导入并稳定整合进受体细胞核基因组中的完整的外源基因在当代转化体或在其后代中表达活性受到抑制的现象。转基因沉默的机理较复杂，原因较多，况且小麦为六倍体植物，基因组大而复杂， 转基因沉默现象更容易发生。目前的转基因植物往往以多拷贝、多位点、随机整合到植物基因组中，转基因的表达活性和转基因植物的表现型很难预测。转基因在遗传传递过程中虽有可能按孟德尔遗传规律进行传递，但传递过程中转基因很可能发生基因丢失而失去其应用价值。此外，由于外源基因在受体植物中随机整合，会破坏受体植物在长期进化过程中所形成的协调体系，引起某些功能损伤，突变或不育等。另外，由于外源基因共抑制、甲基化或异染色质化造成的基因沉默现象也会造成转基因植株无法获得（崔欣等， 2002）。 潜在实用价值目 标基因缺乏 从基因枪转化法获得第一例转基因小麦植株到现在，已经有多种目的基因被导入其中，涉及到抗除草剂、抗病毒、抗真菌、抗虫、改善品质、抗逆、雄性不育等性状等等。经十多年的研究，中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 7 小麦遗传转化取得了很大进展，但大多数工作还仅仅局限于转基因基础研究阶段，真正有利于农业生产的重要目的基因转化研究报道很少。因此，今后小麦转基因研究工作，除建立高效遗传转化体系外，在农业生产商有利用价值的重要基因的分离也是分子改良最大的限制因素之一，所以鉴别、分离、克隆有益、重要基因也非常关键。 物分蘖基因工程研究进展 小麦等禾本科植物植株发育的一个重要特征就是产生分蘖的能力。分蘖是影响水稻与小麦等主要农作物穗数多少并进而影响单产的重要农艺性状之一，是单子叶植物在生长发育过程中形成的一种特殊的分枝特性。这种特征使得小麦植株能够对播种密度的变化作出反应。基因型、营养水平、水分供应的不同以及植物生长激素都会造成分蘖群量的相似反应。分蘖与双子叶植物分枝的本质区别在于：分蘖生于茎秆基部的不伸长节间，并且生有不定根，可以与主茎分离而单独存活，而分枝一般发生在茎秆上部的伸长节间，没有不定根，不能单独存活。在小麦等禾本科植株中，单株穗数 是重要的产量构成因素之一，所以分蘖形成的时间、分蘖的数量以及大小对最终子粒产量有着至关重要的作用。 物分蘖的生长与发育 植物分蘖的形成过程可分为两个主要步骤，即分蘖芽的形成和分蘖芽的伸长。通常种子发芽之后，随着子叶的形成，叶腋的内部就开始分化蘖芽。在每个叶子的叶腋里都能形成一个腋芽，即分蘖芽，最初的蘖芽是叶腋部的一个棱状组织，随着蘖芽分生组织的生长，在其内部开始分化。一般只有位于茎秆基部不伸长节间上的分蘖芽才能够伸长生长为分蘖，而茎杆上部伸长节间上的腋芽一般不伸长而处于休眠状态。田间条件下， 分蘖发生一般在主茎的二棱期时候停止，这一阶段穗和茎均进入了快速生长时期。稍后，部分分蘖开始衰亡，首先死亡的是晚生小分蘖，然后一些大分蘖也可能死亡，通常在顶端小穗时期时已经形成的三片以上叶的分蘖不会死亡。 在主茎 （ 叶腋内形成的分蘖称为一级分蘖，第一叶腋内形成的分蘖称为第一分蘖 （ 胚芽鞘内产生的分蘖称为胚芽鞘蘖 （ ，每个一级分蘖上都有产生二级分蘖的潜在能力 （ 依次类推。在正常（野生型）禾本科植物中，以一级与二级分蘖为主，更高级的分蘖则很少形成。一般小麦生长至 3 个叶片时进入分蘖期（图 1）。 由于小麦的大部分营养器官，如叶片、分蘖和根系都是在这个时期形成的，因此，分蘖期是小麦生长发育过程中的重要时期。穗数是禾本科产量的决定因素，而单株分蘖数又是决定穗数的重要因素，过低或过高的分蘖数都会影响单位面积产量。 图 1 分蘖的命名 of 子 胚芽鞘 1 2 国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 8 一般认为，分蘖数目是受多基因控制的数量性状，且很容易受到环境条件的影响。目前，已经分离出一些分蘖数目发生改变的植物的突变体， 但对这些突变体的研究以及对控制分蘖的分子机理的探究还不够完善。拟南芥全基因组测序的成功，基因组学与蛋白组学技术的逐渐成熟及在几种模式植物中克隆到许多与分枝有关的基因及获得的相应的突变体，为研究分枝产生的机制提供了强有力的理论基础，近几年在研究影响分枝的因素方面有了很大的突破与进展（见表 3）。其中基因家族是指：结构相近执行相似功能的一系列相似基因，对基因家族的研究会给未知的基因的研究提供一条有用的信息。 表 3 调控分枝有关的基因家族 因家族 代表基因 因家族 因（水稻）， 茄）基因 录调控因子 稻） 因家族 因（番茄） 细胞色素 族 因， 因 ， 因 因家族 因（拟南芥，蕃茄） 因家族 南芥、水稻，豌豆） 因家族 南芥） 1） 因家族 族包括小的 族，此家族编码的蛋白具 有 点，是定位在细胞核中，基因的作用是促进芽原基的起始。目前发现属于 族的与调控侧芽及侧枝有关的基因主要有水稻中的 番茄中的 因。 基因（ i et 2003），是水稻中发现的控制水稻分蘖的一个基因。 位在细胞核，它作为转录因子通过影响下游的两个基因 而调控水稻分蘖，在营养生长和生殖生长这两个发育时期都影响分枝。 变体只有一个主枝，没有分蘖，在侧芽原基中发挥作用，可促进侧芽约生长，同时基因可 以使植株的株高降低。 et 2000）是番茄分枝的关键调控者，参与营养生长时期分生组织的形成。 枝减少，花瓣发育受阻并且花序减少，在长日照的条件下，缺少第二轮的花器官，育性下降 （ ., 1999）。 2） 属于转录调控因子（ 植物中的 2 个亚家族，在拟南芥中有 133 个 因，至少有 113 个是可以表达的。水稻的 基因，是水稻中主