无论在动物界或是在植物界，生物都有多样形态的器官。这些器官在发育中如何受到控制以及在进化史上如何产生多样化是生物学研究中的古老问题。植物第二轮花器官“花瓣”在物种间甚至在同一个物种之内也存在不同形态。这里我们以豆科模式植物百脉根(Lotus japonicus)中花瓣多样形态的建立作为器官形态发生模型，以TCP基因的功能分化及其相互关系作为分子进化模型，研究器官形态发生的发育控制机制，并寻求在器官形态多样性发生中具有普遍意义的分子演化机制(evolutionary developmental mechanisms，或evo-devo)。 百脉根是一典型豆科蝶型花亚科植物，它的花是两侧对称花，具有形态各异的三种花瓣：旗瓣，翼瓣，龙骨瓣。我们的实验结果表明，百脉根中三个具有亲源关系的TCP基因LjCYCl，LjCYC2和LjCYC3以作为选择基因(selector genes)的方式共同参与了旗瓣和翼瓣的形态发育。基因结构分析及它们所编码的蛋白序列的系统进化树分析与已有的研究结果相吻合：它们来源于同一个TCP祖先基因；这个TCP祖先基因经历了在蝶形花亚科分化前的一次基因复增(gene duplication)以及在蝶形花亚科内的另一次复增。其中LjCYCl和LjCYC2属于后一次复增的两个拷贝，它们都特异在背部花瓣表达。利用转基因进行过量表达和基因沉默分析，表明它们可能协同控制细胞分裂的速率和细胞的分化，最终决定背部花瓣形态发生。另一个拷贝LjCYC3应该源于蝶形花亚科分化前的第一次复增，它的表达区域是在背部和腹部花瓣，但在侧部花瓣的表达更为强烈。正向遗传学分析表明LjCYC3的功能与它的表达区域相吻合：它的活性与背部花瓣和侧部花瓣的发育、以及花瓣侧部属性细胞模式的建立有关，而且很可能是通过控制细胞分化来完成。 遗传分析还表明LjCYCl/LjCYC2促进花瓣背部属性建立的功能不依赖于Kewl的活性，但是Kewl的正常表达对于LjCYCl/2建立完整的背花瓣形态却是不可缺少的；而且，LjCYCl/2和LjCYC3在转录水平具有花瓣组织依赖性的自调控和交互调控的特征。这些都提示了TCP祖先基因复增后，其基因家族成员之间建立了严谨的时空表达协调机理。 通过构建遗传嵌合体分析表明LjCYC2具备短程信号功能来调控细胞的命运。通过分别过表达LjCYC2蛋白N端片断和C端片断，我们也鉴定了N端(含TCP保守结构域)对于LiCYC2的功能至关重要并且能模拟完整蛋白的效应，而C端很可能对蛋白起一个调节作用。这些特性对于LjCYCl和LjCYC3蛋白，甚至其它TCP蛋白可能也是适用的。除此之外，LjCYC1／2的异位表达还影响了花瓣以外一些营养性器官(如叶片和茎顶端生长点)的生长发育，显示其具有一般性调控器官生长的能力。 我们的研究结果对于认识TCP蛋白的一般性发育调控机理及豆科两侧对称花型的起源与演化都要重要的启示。我们认为，LjCYC1／2／3共同的TCP祖先基因具有调控细胞行为的能力，因而会被反复招募到决定植物花器官生长发育的分子机制中：在进化上TCP祖先基因所经历的基因复增，可以导致基因间相互作用并形成功能有差别的蛋白，由此衍生出更为复杂的遗传信息，并导致新性状和器官形态多样性的起源。