植物所在植物側生器官發育和多樣化機制研究中獲進展

　　植物的側生器官如葉片、萼片和花瓣等，按基本結構可分為雙面、單面和盾狀三種類型。盾狀器官如食蟲植物的捕蟲葉和毛茛科植物具蜜腺的花瓣在自然界普遍存在，吸引了達爾文等很多科學家的關注。已有研究表明，背腹極性基因的表達重排是一些食蟲植物中盾狀葉或小葉形成的關鍵。然而，其他盾狀器官形成、起源和多樣化的機制，尚不清楚。毛茛科（Ranunculaceae）植物花瓣的多樣性極為豐富，是探究植物側生器官發育和進化的理想體系。

　　中國科學院植物研究所孔宏智研究組以毛茛科植物的花瓣為研究材料，綜合利用三維成像、基因表達、功能驗證及計算機模擬技術，系統探究了盾狀結構形成和多樣化的機制。研究發現，與盾狀葉相似，盾狀花瓣的形成也是由背腹性基因表達范圍的轉變引起，不同類型盾狀結構的形成則是由背腹性程序表達轉變的程度和器官不同區域生長速率的差異所致。該研究通過引入描述器官原基上背腹性程序作用范圍的3個參數和器官不同部位生長速率的6個參數，提出了簡單且具有普適性的計算機模擬系統。基于該系統，自然界中發現的大多數植物側生器官均能被模擬出來。該研究揭示了盾狀結構形成和多樣化的機制，并進一步強調了計算機模擬在生物學研究中的重要性。

　　4月21日，相關研究成果在線發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院和博士后創新人才支持計劃的支持。英國約翰英納斯中心和英國劍橋大學的科研人眼參與部分研究工作。