우리는 종종 많은 화려한 색상과 다양한 모양의 꽃을 볼 수 있는데, 이는 자연의 가장 아름다운 작품 중 하나이며, 사람들이 감정을 표현하고 아름다움을 감상하는 데 가장 많이 사용하는 장식용 식물입니다. 바깥에서 안쪽으로, 대부분의 꽃은 오직 4개의 수생식기만 포함합니다. 그러나, 이 네 개의 수생식기의 색상과 모양, 그리고 서로 다른 조합은 자연의 아름다운 꽃을 만들어내는 데 도움을 줍니다. 그렇다면, 이 아름다운 꽃들은 어떻게 만들어집니까? 20세기 80년대, 현대 분자 생물학과 분자 유전학이 식물 과학 연구 분야에서 급속히 발전함에 따라, 식물의 꽃 발달을 제어하는 분자 메커니즘에 대한 획기적인 진전이 이루어졌습니다.
모수식 식물인 아라비다(Arabidopsis)와 금어초(Antirrhinum)의 이상 변이체 연구를 통해, 3개의 동형 변이체가 발견되었는데, 각 변이체는 인접한 두 개의 수생식기의 특성을 변화시킵니다. 첫 번째 변이체는 첫 번째와 두 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 첫 번째 수생식기는 수관(sepals)으로 변화하고 두 번째 수생식기는 수술(stamens)으로 변화합니다. 두 번째 변이체는 두 번째와 세 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 두 번째 수생식기는 수관으로 변화하고 세 번째 수생식기는 수관으로 변화합니다. 세 번째 변이체는 세 번째와 네 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 세 번째 수생식기는 수관으로 변화하고 네 번째 수생식기는 새로운 변이체 꽃으로 변화하며, 새로운 꽃의 수생식기는 계속 내부로 분화되어 정상적으로 종료되지 않고, 꽃 안의 꽃을 형성하는 이상 구조를 만들어냅니다.
이 세 가지 변이체는 세 가지 기능 유전자인 A, B, C가 존재하며, 이들은 인접한 두 개의 수생식기의 발달을 제어하는데, 각 유전자는 한 또는 두 개의 수생식기를 제어하며, ABC 모형을 기반으로 한 수생식기의 발달을 제어하는 모형이 성공적으로 제시되었습니다. A 기능 유전자는 첫 번째와 두 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 첫 번째 수생식기는 수관으로 변화하고 두 번째 수생식기는 수술로 변화합니다. B 기능 유전자는 두 번째와 세 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 두 번째 수생식기는 수관으로 변화하고 세 번째 수생식기는 수관으로 변화합니다. C 기능 유전자는 세 번째와 네 번째 수생식기의 발달을 변화시키는데, 세 번째 수생식기는 수관으로 변화하고 네 번째 수생식기는 수관으로 변화합니다.
따라서, 첫 번째 수생식기에서는 A 기능 유전자가 단독으로 작용하여 수관의 특성을 결정합니다. 두 번째 수생식기에서는 A와 B 기능 유전자가 함께 작용하여 꽃잎의 특성을 결정합니다. 세 번째 수생식기에서는 B와 C 기능 유전자가 함께 작용하여 수술의 특성을 결정합니다. 네 번째 수생식기에서는 C 기능 유전자가 단독으로 작용하여 수관의 특성을 결정하며, 동시에 수생식기의 분화를 중단시킵니다. 추가적인 분석을 통해, A, B, C 기능 유전자와 함께 새로운 E 기능 유전자가 발견되었는데, 이들은 4개의 수생식기의 발달을 조정하는데 도움을 주며, ABC 모형을 수정한 ABCE '쿼트리오 모형'을 제시했습니다. A, B, C, E 기능 유전자를 모두 상설적으로 발현시키면, 잎이 꽃으로 변화할 수 있습니다.