观赏植物在分子水平上的遗传和变异特征。早期的分子遗传学研究主要以微生物为材料来研究基因的本质、基因的功能及基因的变化等问题。植物分子遗传是分子遗传学研究方法和原理在植物科学上的延伸。观赏植物分子遗传则是分子遗传学在观赏植物这一特殊植物类群的具体运用，是从分子水平研究观赏植物遗传、变异。

分子遗传学是一门新兴的学科。1944年美国学者埃弗里（O.T.Avery）等首先在肺炎双球菌（Diplococus pneumonriae）转化实验中证实了转化因子是脱氧核糖核酸（DNA），阐明了遗传的物质基础。1953年美国分子遗传学家沃森（J.D.Watson）和英国分子生物学家克里克（F.H.C.Crick）提出了DNA分子结构的双螺旋模型，从而开创了分子遗传学和分子生物学的新纪元。1961年法国的莫诺（J.Monod）和雅各布（F.Jacob）提出分子遗传学的重要概念——基因调控。1964年亚诺夫斯基（C.Yanofsky）和英国布伦纳（S.Brenner）等证实了基因的核苷酸顺序与它所编码的蛋白质分子的氨基酸顺序之间存在排列位置上的线性对应关系，证实了40年代初美国比德尔（G.W.Beadle）等提出的一个基因一种酶学说。此后，真核生物的分子遗传学研究才逐渐展开。1966年韦斯（B.Weiss）和理查森（C.Richordson），史密斯（H.O.Smith.）等分别分离到DNA连接酶、内切酶。1972年西尔伯（R.Silber）等发现RNA连接酶。1974年札恩（I.Zaenen）等在冠瘿瘤细菌中发现致瘤质粒。1976年埃夫斯特迪斯（A.Efstratiadis）等首次离体酶促产生真核生物基因片段。1979年萨克利夫（J.Satcliffe）测出了克隆的载体质粒pBR322全部的4362个核苷酸顺序。1981年肯普（J.D.Kemp）和霍尔（T.H.Hall）通过农杆菌的质粒将豆类主要贮藏蛋白的基因转移到向日葵里。1985年赖夫（H.J.Reif）等进行矮牵牛2个CHS（Chalcone Synthase）基因的克隆和分析。1988年范·腾恩（A.J.van Tunen）等克隆了矮牵牛的2个CHFI（Chalcone Flavonone Isomerase）基因。在观赏植物的基因定位上，以矮牵牛最为成功。1923～1989年，用普通遗传学方法已定位了矮牵牛的116个基因，包括31个花色基因，22个花形基因，19个分子标记基因；用分子遗传学手段进行基因定位也在进行。1984年弗雷利（R.T.Frale）用农杆菌转化矮牵牛细胞。1986年沙阿（D.M.Shah）等将抗除草剂基因转入矮牵牛细胞，获得了转基因植株。1988～1990年范·德克罗尔（van Der Krol）等将反义CHS（Anti-Sense Chal-cone Synthase）基因转入矮牵牛，研究了启动子类别与转基因表达的关系以及所需的最少核苷酸序列。1991年莱杰（S.E.Ledger）等用农杆菌转化菊花，获得了转基因植株。同年卢（C.Y.Lu）用农杆菌介导获得了香石竹转化植株。此外在月季、菊花等40余种观赏植物中相继获得了转基因植株。1994年北京大学获得了矮牵牛转基因植株。目的基因主要有花色基因、抗除草剂基因、荧光素酶基因、苏云金杆菌内毒素基因、乙烯合成酶基因等。转化方法以农杆菌介导法为主，尚有PEG法、基因枪法等等。1991年苏里（G.Tzuri）将RFLP技术应用于月季品种鉴定，加利勒（T.Galil）将DNA指纹技术应用于月季、香石竹、非洲菊的品种鉴定和家系分析。中国的研究工作与世界先进水平相比还有一定差距，目前基因转化和DNA分子诊断研究都在起步。

经典的分子遗传学研究基因的结构、种类、作用、定位、进化、突变、表达调控、DNA的复制、安全保障体系、转录、翻译、RNA的复制和遗传工程（包括基因定位、分离、载体构建、重组鉴定、转化、筛选等）。观赏植物分子遗传学主要研究观赏植物生长、发育、代谢、进化等过程中各有关基因的结构、种类、表达调控、克隆、转移、整合、分子诊断及遗传分析等。研究着重从分子水平研究基因对性状的控制以及调控基因表达等，借以控制并改良观赏植物性状，使之向人类需要的方向发展。

遗传学方法

植物群体中常可发现一些自然变异，也可利用遗传学方法人为创造一些变异，如白化、嵌合体、树姿形态、育性、花期、花径大小、芳香物、叶形、刺毛性状等的变异。普通遗传学研究这些变异的机理，是从控制性状的基因的显隐性或作用方式上来定性，进而利用这些基因表达规律创新类型。这些方法和工作是分子遗传学研究的基础。在得到一系列足够数量的突变型后，就可以进行遗传学分析，明了这些突变性状分别受控于几个基因，确定基因间的相互关系，指出它们在染色体上的位置。这需要用基因定位和互补测验，包括基因精细结构分析等手段。分子遗传学是遗传学的一个分支，遗传学方法是其研究的基本方法。

生物化学方法

分子遗传学是以核酸化学为基础的。蛋白质和核酸等生物大分子研究中使用的抽提、分离、纯化和检测等生物化学方法都是分子遗传学研究中常用的方法。对生物大分子和细胞超微结构的研究还经常应用免疫技术、层析技术、电泳技术、电子显微镜技术。在观赏植物分子遗传学研究中常用核苷酸序列分析、分子杂交、重组DNA、转座子、DNA分子诊断、反义RNA技术等。

核酸和蛋白质等具生物活性的大分子，其活性取决于它们的基本结构单元的排列顺序。搞清这些顺序，便于DNA和它所编码的蛋白质的线性对应关系。同时可认识插入序列或转座子两端的反向重复序列的结构和意义，以及克隆产物的结构。

DNA分子两个单链结构互补，DNA与其转录产物mRNA之间也具有互补结构。具有互补结构的分子之间可以形成杂种分子，测定杂种分子的方法即称为分子杂交。这一方法可用于对DNA和它转录的mRNA进行鉴定测量。

重组DNA技术起源于微生物遗传学，其主要工具是限制性核酸内切酶和基因载体。通过限制酶和连接酶的作用，把特定基因和载体相连接并引入细菌细胞，通过载体复制和细菌繁殖获得特定基因DNA的大量产物，提取纯化之后进行具体研究。将这一技术与基因离体诱变技术结合，有助于研究特定基因的结构、功能和性状的基因控制等诸多问题。

转座子是可以移动位置的遗传因子。1951年有人在玉米遗传学研究中根据玉米表现型突变及其不稳定性的遗传分析最先找出转座子的存在。转座子已成为引人注目的植物基因分离手段。还可以作为一种新的载体系统介导外源基因转移并消除转基因植物中的选择标记基因。金鱼草的Tam转座子系统已被用于进行分子水平的研究，并开始应用于植物基因工程。利用转座子来分离基因的技术叫作转座子标签技术。该技术的一个显著特点是可以用来分离预先不清楚表达产物的基因，因而成为植物分子遗传学研究的热点技术。

DNA分子诊断技术是指通过直接分析遗传物质的多态性来诊断生物内在基因排布规律及其外在性状表现规律的技术。该技术能排除生物内外环境因素所引起的表现型差异带来的干扰，能从分子水平上直接反映出遗传物质的差异，因而可以广泛地应用于植物遗传育种、起源进化、品种鉴定、基因工程、基因连锁图谱构建、基因定位、遗传转化等研究领域。DNA分子诊断技术大致可分为两大类：一类是以分子杂交和电泳技术为核心的分子诊断技术，如RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism）技术，DNA指纹（DNA Fingerprinting）技术等；另一类是以DNA扩增技术和电泳技术为核心的分子诊断技术，如RAPD（Random Amplified Polymorphic DNA）技术、CAPS（Cleaved Am-plified Polymorphic Sequence）技术等。

反义RNA技术。反义RNA是指能与特定的mRNA互补的RNA片段。利用反义RNA的这种与特定mRNA的互补作用干扰mRNA的翻译，从而阻止性状的产生。这个技术就是反义RNA技术。该技术可经由下述三条途径来实施：①将基因与启动子反方向结合后转化植物；②体外合成反义RNA通过显微注射等方法转化植物；③用人工合成的寡聚核苷酸转化植物。反义RNA有两种可能的作用机理：①反义RNA在细胞质中与mRNA结合形成RNA∶RNA二聚体，阻碍mRNA的翻译；②反义RNA在核内与新生的mRNA结合成RNA∶RNA二聚体，二聚体不能进入细胞质中。尽管反义RNA技术作用机理尚不清楚，但利用反义RNA控制基因的表达，近年引起许多学者的重视，并获得不少成果。利用反义RNA调控花色基因表达已有成功先例。这一技术对于从分子水平进行花色改良非常有用。

分子遗传学在观赏植物花色基因及基因工程，开花生物学基础研究（花形态、花期早晚、花期长短、生殖细胞发育、育性等的相关基因结构、作用、定位及其基因工程），抗病抗逆（含防卫反应）基因及其基因工程，杂种优势的分子机制，观赏植物起源、进化、遗传多样性、品种鉴定和专利保护等研究中有宽广的应用前景。