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菊花(Chrysanthemum×moriflolium Ramat.)是享誉世界的中国传统名花,具有丰富的花型和精细的花序结构。菊花的头状花序由两侧对称的舌状花和辐射对称的管状花组成。两种小花的构成和分布差异形成了千差万别的品种类型,但其演化过程和分子调控机制尚不明确。CYC(CYCLOIDEA)基因是控制花器官对称性形成的关键基因,它属于TCP转录因子家族的CYC2亚家族。目前对菊花CYC同源基因的研究鲜见报道,而菊花中CYC2亚家族基因的数量、进化及能否调控两种小花的发育均不明晰。本研究采用RACE法分离了 6个菊花CYC2亚家族基因;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;采用酵母双杂技术研究了这些基因编码蛋白互作模式;并将其转入突变体拟南芥和甘菊(C.lavandulifolium)验证它们的功能;在此基础上,克隆了部分基因的启动子,并采用酵母单杂交和双荧光素酶检测等技术研究了这些基因的上下游调控模式。本研究的主要结果如下:(1)从菊花中克隆得到6个CmCYC2基因,依次命名CmCYC2a～CmCYC2f。序列比对分析发现6个CmCYC2同源基因均含有保守的TCP和R结构域。系统进化分析表明这些同源基因均属于CYC2亚家族,且与菊科的其它同源基因聚到不同的进化枝。此外,还在菊花和菊属近缘种中发现了 CmCYC2c基因的不同转录本CmCYC2c-2。(2)对CmCYC2基因在两个地被菊品种及其杂交F1代优株中的时空表达模式研究结果表明,多数基因主要在花器官中表达。CmCYC2b、CmCYC2c和CmCYC2d主要在舌状花中表达,而CmCYC2a在茎尖中的表达最丰富。其中CmCYC2c在不同位置舌状花中的表达均很高,且舌状花轮数越多其表达量越高,而在舌状花残缺的戈壁短舌菊(Brachanthemum titovii)和川甘亚菊(Ajania potaninii)中CmCYC2c 基因几乎不表达。所有CmCYC2基因在小花花瓣原基开始分化的SIIa期的表达量最高,然后逐渐下降。与其它物种CYC同源基因相比,菊花CmCYC2基因的表达模式既有重叠又存在特异分化。(3)酵母双杂交结果表明 CmCYC2c、CmCYC2c-2、CmCYC2d、CmCYC2e 和CmCYC2f五个蛋白之间的互作均较强,且均能与自身形成同源二聚体。CmCYC2a和CmCYC2b与其它蛋白几乎互作较少,且与自身也不能形成同源二聚体。亚细胞定位结果表明CnlCYC2b、CmCYC2c和CmCYC2d主要定位于细胞核,而CmCYC2a在细胞核和细胞质中均有表达。从CmCYC2基因的表达模式及其蛋白互作模式推测,这些CmCYC2蛋白在花器官形成过程中能发生互作,参与调控舌状花和管状花的形态建成。(4)与对照相比,部分CmCYC2过表达拟南芥tcp1突变体株系的早期营养生长受抑制,抽薹期被不同程度的推迟。在CmCYC2a、CmCYC2b、CmCYC2c或CmCYC2d过表达株系中,有2枚花瓣明显伸长且排列角度发生变化,使原本呈辐射对称的4枚花瓣变为两侧对称。CmCYC2e过表达株系中有一枚雄蕊败育。CmCYC2c过表达甘菊舌状花的数量及其腹部花瓣的长度增加。此外,CmCYC2c在甘菊中过表达使得另一个转录因子基因ClCYC2f的表达量显著升高。(5)从菊花和转基因甘菊中克隆得到CYC2b、CYC2c、CYC2cd和CYC2f的部分启动子序列。CYC2f基因启动子中含有GGNCCCNC顺式作用元件。以该序列为核心元件构建成诱饵质粒,通过酵母单杂交验证了菊花转录因子基因CmCYC2c能与该诱饵序列结合,从而激活AbA抗性基因的表达。进一步的双荧光素酶检测试验结果也表明转录因子CmCYC2c能够与ClCYC2f基因启动子结合,激活荧光素酶基因的表达。综上所述,菊花CmCYC2亚家族基因改变了拟南芥tcp1突变体花瓣的对称性。其中,CmCYC2c基因参与了对菊花舌状花形成的调控。转录因子CmCYC2c不仅能结合到CmCYC2f基因的顺式作用元件上从而激活其表达,还与CmCYC2c-2、CmCYC2d和CmCYC2e形成异源二聚体,可能共同参与对花器官对称性的调控。本研究在分离菊花CmCYC2亚家族基因及其启动子的基础上,对这些基因调控菊花舌状花发育的功能进行了初步分析,为后期利用转基因技术定向培育菊花花型新品种的研究奠定基础。