梅花(Prunus mume Sieb. et Zucc.)是中国的传统名花,具有很高的观赏价值和丰富的文化内涵。在长期的栽培过程中,梅花的花型和花器官的数目、形态发生了丰富的变化,但梅花花型形成和花器官发育的分子调控机理尚不明确。前人研究表明MADS-box基因是调控植物花器官发育的关键基因。而目前对梅花MADS-box基因的研究很少,梅花基因组中MADS-box基因的种类、数量、进化及在花器官发育中的功能尚未可知。鉴于此,本研究首先采用生物信息学的方法对梅花基因组中的MADS-box基因家族进行了全面的鉴定与分析；采用RT-PCR的方法从‘三轮玉蝶’中克隆了10个与花器官发育相关的MADS-box基因；利用实时荧光定量PCR的方法对它们的表达模式进行了分析,采用酵母双杂交技术研究了这些基因的蛋白互作模式；结合它们在拟南芥中过表达产生的表型变化,阐明梅花花器官发育相关MADS-box基因的功能,提出了梅花花器官发育的分子调控模型。本研究的主要结果如下：(1)梅花基因组中共有80个MADS-box基因,其中48个为Ⅰ型基因,32个为Ⅱ型基因。Ⅰ型基因可以分为4个亚家族；Ma, Mβ和Mγ亚家族的基因在梅花和拟南芥分化后各自又发生了复制；而M8亚家族基因的基因结构和进化模式与Ⅱ型基因更为相似。Ⅱ型基因分为12个亚家族,其中FLC亚家族在梅花中缺失,6个DAM基因经历了李属特异的进化过程。植物MADS-box基因可能经历了由Ⅱ型到M8类再到Ma, Mp和Mγ类的进化过程。梅花MADS-box基因参与了不同器官的发育,其功能与其直系同源基因相似；复制基因的功能在复制事件后发生了分化。(2)采用RT-PCR的方法克隆了10个控制梅花花器官发育的MADS-box基因,这些基因在不同器官中的表达模式既存在与其同源基因相似的保守性,也发生了梅花特异的分化。PmAPl只在花瓣中表达；PmAP3和PmAP3-2分别属于TM6进化枝和euAP3进化枝,但他们的表达模式却分别与euAP3类基因和TM6类基因相似；E类MADS-box基因在不同植物中都调控了花和果实的发育,但直系同源基因的功能在不同物种中差异较大。梅花花器官发育相关MADS-box基因在花芽分化过程中总体呈上调表达的趋势,且其表达模式在不同花型品种中相似。PmAPl, PmFULl, PmAG, PmSEP4可能与梅花台阁品种上方花形成有关。(3)大部分梅花花器官发育相关MADS-box基因的蛋白互作模式与其同源基因相似,部分基因的互作模式发生了分化。在三个A类基因中,PmFUL2的蛋白互作模式与PmAP1相似而与PmFUL1差异较大；B类基因与其他基因形成复合物时是通过PmPI与其他蛋白互作的。四个E类基因的互作模式存在差异,可能分别参与决定了不同的花器官。PmSEP2和口PmSEP3与A、B、C类基因都能形成复合物,PmSPE3能与四个E类基因都形成蛋白复合物。(4)对过表达梅花AP1/FUL亚家族和B类基因的野生型拟南芥表型分析发现,PmAP1具有提前开花和将花序分生组织转变为花分生组织的功能；PmFUL1具有提前开花和抑制角果开裂的作用；PmFUL2除具有提前开花和将花序分生组织转变为花分生组织的功能外,还具有控制花器官发育的功能。其中,PmAP1提前开花的功能最强,PmFUL2次之,PmFULl最弱。而转三个B类基因的拟南芥未出现明显的表型变化。(5)根据对梅花花器官发育相关MADS-box基因的表达模式、蛋白互作模式、转入拟南芥引起的表型变化及与其他植物同源基因的比较,本研究提出了梅花花器官发育的分子调控模型：梅花花原基由PmAP1、PmFUL1、PmFUL2、PmSEP1和PmSEP4参与决定；萼片由PmAP1、PmFUL2、PmSEP1和PmSEP4调控；花瓣由PmFUL2. PmAP3.PmAP3.2、PmPI、PmSEP2和PmSEP3决定；雄蕊由PmAP3、PmPI.PmAG. PmSEP2和PmSEP3决定；雌蕊由PmAG、PmSEP2和PmSEP3决定。本研究在系统研究梅花MADS-box基因家族的基础上,对花器官发育相关MADS-box基因的功能进行了深入分析,提出了梅花花器官发育的分子调控模型,为利用这些基因改良梅花花型、花期提供了理论依据。