生长素合成代谢与信号转导控制花序和果实发育启动机理研究

生长素是一类重要的植物激素，它控制植物几乎所有的发育过程。生长素的作用机制，尤其是在重要器官中的合成代谢和信号通路还不清楚。本项目以生长素在拟南芥花序和果实发育启动中的作用机理为研究体系，用正向和反向遗传学及功能基因组学方法，分离生长素合成代谢和信号通路中关键新基因。以yuc2yuc6，npy1, npy5pid等生长素突变体为背景，构建了EMS诱变和激活标签突变群体，筛得30多个针状花序和果实发育启动突变体。部分突变体初步分析表明其表型很可能是新基因突变造成。构建了化学诱导生长素合成转基因植株，用来分析果实发育启动中受生长素调控的重要基因。研究目标是分离3-4个生长素合成、信号通路中关键新基因；解析它们在拟南芥花序和果实发育启动中的作用机理；分析其与生长素通路中其他基因的遗传互作；阐明新基因编码蛋白质的作用机理。本研究将有助于理解生长素合成代谢、信号转导及其控制花序和果实发育启动的机制。

本项目以生长素在拟南芥花序和果实发育启动中的作用机理为研究体系，用遗传学及功能基因组学方法，分离生长素合成代谢和信号通路中关键新基因。我们对获得的突变体进行了鉴定和遗传分析，发现有5个突变体的表型是可遗传的。其中，3个针状花序突变体，n730、n989和n931的表型完全依赖于原突变遗传背景；1个子叶缺失突变体,g46的发育缺陷也依赖于原突变背景；另外一个果实发育突变体，wy119具有短的角果和很长的雌蕊柄，该发育缺陷表型与遗传背景无关，是一个单基因隐性突变控制的。我们利用图位克隆技术，分离得到了其中三个突变体发生突变的基因。N730编码一个转录因子，N989编码一个参与染色质重塑的蛋白。G46编码一个P450细胞色素单加氧酶。我们已经将n931和wy119的突变位点分别定位在大约190kb和150kb的作图区间，已经排除已知生长素相关基因，正在进行测序，找出它们的突变基因。N730、N989、G46和N931与已知的生长素合成代谢、极性运输相关基因之间有很强的遗传互作关系，说明它们很可能也在生长素合成代谢、极性运输等过程中起重要作用。wy119是一个很独特的果实发育突变体，具有很长的长雌蕊柄。由于生长素在雌蕊和果实发育中起重要作用，我们推测WY119与生长素密切相关。因此，本项目发现了一些生长素作用通路中的新的成员，为进一步理解生长素控制花序和果实发育启动的机制奠定基础。