全新形態(tài)性狀（Morphological novelties）的起源及其分子遺傳基礎(chǔ)是進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)研究的重要內(nèi)容。茄科酸漿屬（Physalis）植物的“中國燈籠”或膨大花萼癥狀（ICS, inflated calyx syndrome）是花萼隨漿果的生長發(fā)育迅速膨大的結(jié)果�！爸袊鵁艋\”進(jìn)化發(fā)育的分子基礎(chǔ)是什么呢？中科院植物研究所賀超英研究組長期致力于回答這一科學(xué)問題。研究發(fā)現(xiàn)，毛酸漿中MADS-box基因MPF3、MPF2 以及它們蛋白產(chǎn)物間的相互作用和受精的激素信號在“中國燈籠”的進(jìn)化發(fā)育中起重要作用。這些基因/蛋白通過與PFAG和PFGLO1/2等MADS-box基因/蛋白的互作參與雄性育性決定。因此，“中國燈籠”的起源與發(fā)育很可能與育性緊密偶聯(lián)。 

　　最新研究表明，毛酸漿雙層燈籠突變體（doll1）花瓣轉(zhuǎn)化為花萼，雄蕊轉(zhuǎn)化為雌蕊，且其雌性育性嚴(yán)重受損。doll1 突變體是由單個(gè)MADS-box基因PFGLO1 的缺失突變引起的，而它的旁系同源基因PFGLO2 只決定雄性育性，其揭示了育性與“中國燈籠”發(fā)育的密切聯(lián)系。PFGLO1 作為上游基因與PFGLO2 的遺傳互作還特異地決定了第二輪器官的數(shù)目和頂端閉合（tip-closure）。GLO 基因在茄科植物的進(jìn)化過程中發(fā)生過一次重復(fù)事件。在番茄、煙草和矮牽牛中，兩個(gè)GLO 旁系同源基因充分體現(xiàn)了功能冗余，而它們在毛酸漿中則呈現(xiàn)器官身份決定和器官功能決定兩者分離的分化模式。在進(jìn)化過程中，PFGLO1 和PFGLO2 蛋白序列的歧化改變了其結(jié)合DNA和蛋白質(zhì)的特異性，從而發(fā)生了獨(dú)特的功能分離和新功能化。

　　研究結(jié)果為理解被子植物中GLO 類MADS-box基因的功能進(jìn)化提供了新證據(jù)，并進(jìn)一步完善了對酸漿屬“中國燈籠”進(jìn)化發(fā)育分子機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識。

　　研究結(jié)果于2014年1月3日在線發(fā)表在Plant Physiology（Zhang et al. 2014 doi:10.​1104/​pp.​113.​233072）期刊上，研究組博士研究生張吉斯、李志超為論文的共同第一作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金委和中科院“百人計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。