（遗传学专业论文）拟南芥auxiaa家族基因iaa2的反向遗传学功能研究.pdf

拟南芥a u x i a a 家族摹因i a a 2 的反向遗传学功能研究 摘要 生长素( a u x i n ) 是最早发现的一类植物激素，在植物的生长和发育过程中发 挥十分重要的作用，主要包括细胞伸长，细胞分裂，向地性和向光性的形成，维 管组织的发育，根毛发育，花的形成等等。生长素的作用机制非常复杂的。近年 来，生长素调节基因表达的分子机理取得了较大进展。其中a u x i a a 蛋白作为 一类转录抑制因子。已经被证明在生长素信号转导途径中起到极其重要的作用。 a u x i a a 基因发生突变会使生长素反应因子( a r f ) 的功能产生紊乱，从而引起 生长素相关生长和发育的异常。a a 2 是拟南芥2 9 个a u x i a a 基因家族成员之一， 目前对该基因研究很少，还没有筛选到此基因的突变体。本文利用反向遗传学方 法研究洲2 在拟南芥生长和发育中的功能，得到以下主要结果： 1 利用a t p 计划( a r a b i d o p s i st i l l i n gp r o g r a m ) 提供的t i l l i n g ( 蚴 i n d u c 麒ll e s o i n si nl o c a lg c n o m i c s ) 技术服务共得到关于1 4 , 4 2 基因的l o 个点突 变，用s i f t 软件分析发现其中三个位点突变可能对蛋白质造成了毒害，但是， 对这三个突变体进行表型观察时没有发现生长和发育的异常，揭示i a d 2 基因的 功能冗余性。 2 为了研究拟南芥生长和发育中i a d 2 基因的表达模式，我们构建了新的 1 a d 2 ：u i d d 佑u s ) 报告株系。观察转基因拟南芥的g u s 染色模式发现，, , l 4 2 除 了在维管组织表达外，还在生长素累积最多的地方表达，外源生长素处理能够强 化这种表达。i l 4 2 表达模式不同于已经报道的i , 0 7 , 上“j t l d d l 7 和i a 4 2 8 。 3 用3 5 s 启动子过量表达野生型a 4 2 ，也用双链r n a 技术干涉内源工“2 分别得到了3 5 个和2 6 个转基因拟南芥株系。对这些株系进行表型观察，没有发 现明显的生长和发育异常。这两个实验进一步提示了a 4 2 基因功能的冗余性 4 利用b g ll i 酶切位点，通过了三轮p c r 反应，定点突变了i a a 2 蛋白结 构域l i 中的两个相邻的脯氨酸残基i a a 2 e 6 5 s 和缸口2 晰。用3 5 s 启动子过量表达 这两个定点突变的基因，发现转基因拟南芥菜在生长和发育上存在诸多明显缺 陷。令人感兴趣的是，过量表达脯氨酸双突变( 缸a 2 5 s p 6 6 、转基因植株的表型 是正常的。 5 i 2 m 5 s 和洳2 晰。转基因株系展示了多效性生长素相关的表型，主要包 v i 拟南芥a u x 1 a a 家族基因i a a 2 的反向遗传学功能研究 括，主根和下胚轴延伸的抑制，根和下胚轴的向地性缺陷主根延伸和侧根诱导 对外源生长素处理的敏感度下降，不定根数量增加，叶片上卷，顶端优势减弱等 等，这些表型在其他a u x i a a s 基因中已经有所报道。另外有些表型，如叶柄 偏上生长、主根原基的发育异常，这些是三“2 突变后所特有的表型。这些结果 说明i a a 2 在拟南芥生长和发育中既有冗余但又有独特的功能。 6 用荧光显微镜观察了5 种融合蛋白在转基因拟南芥中的的荧光信号，发 现e g f p i a a 2 p 6 5 s 、e c f p 缸口2 5 8 和e c f p i a a 2 t m 。三者的荧光强度很强，均显著 高于野生型e g f p i a a 2 ( 近2 0 倍) ，说明脯氨酸单突变增加了i a a 2 蛋白的稳定 性( 转录抑制因子不易被降解了) ，也同时产生了生长素相关的表型缺陷。 7 用w e s t e r n - b l o t s 检测了融合蛋白在转基因拟南芥中的累积，发现 e c f p 加2 附8 和e c f p i a a 尹虮大量累积，而野生型e c f p i a a 2 只有微弱累积 信号在生长素处理下，e c f p i a a 2 m 舔和e c f p 洳2 晰很难被降解，野生型 e c f p i a a 2 很快被降解。这进一步证明脯氨酸单突变造成转基因株系表型缺陷 是由于增加了i a a 2 蛋白的稳定性而引起的。 8 荧光显微观察和w e s t e r n - b l o t s 检测表明，e c f p 豇礁扩5 5 9 6 6 l 转基因拟南芥 没有荧光信号，也没有融合蛋白累积。说明两个脯氨酸同时突变反而降低了a a 2 的稳定型。整合起来，我们的实验说明结构域i i 中的两个脯氨酸残基在i a a 2 蛋 白稳定性中起双重作用。 关键词；拟南芥，a u x i a a ，a a 2 ，生长素，3 i l l i n g ，定点突变，反向遗传学 i 拟南芥a u x i a a 家族基因a a 2 的反向遗传学功能研究 a b s t r a c t a u x i ni st h ef i r s tp l a n th o r m o n ed i s c o v e r e di ne x p e r i m e n t a lb i o l o g y , a n di th a sb e e n i m p l i c a t e di nv i r t u a l l ye v e r ya s p e c to fp l a n tg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t a u x i n sa c ti n c e l le l o n g a t i o n , c e l ld i v i s i o n , t r o p i cr e s p o n s e s ，v a s c u l a rd i f f e r e n t i a t i o n , r o o th a i r f o r m a t i o n , a n df l o w e rf o n a a a t i o n h o w e v e r ，t h em e c h a n i s mo fa u x i na c t i o ni sv e r y c o m p l i c a t e d r e c e n ty e a r sh a ss e e ng r e a ta d v a n c ei nt h em o l e c u l a rm e c h a n i s mo f a u x i n - i n d u c e dg e n ee x p r e s s i o n a u x i a a sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei na u x i ns i g n a l i n g t m a s d u c t i o n , a n da r eg e n e r a l l yt h o u g h tt of u n c t i o na st r a n s c r i p t i o n a lr e p r e s s o r s g a i n - o f - f u n e d o nm u t a n t so fa u x i a a se x h i b i t e dd i v e r s ea u x i n - r e l a t e dp h e n o t y p c s d u e i n gt ot h er e p r e s s i o no f a r fa c t i v i t i e s t h ea u x i a ag e n e sc o n s t i t u t eaf a m i l yo f 2 9m e m b e r s l i t t l er e s e a r c ho n a a 2h a db e e nc o n d u c t e d , a n dn ol 4 a 2m u t a n t sh a d b e e ni s o l a t e d h e r e , w eu s er e v e r s eg e n e t i ca p p r o a c h e st or e v e a lt h ef u n c t i o no f a d 2 o np l a n tg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t t h er e s u l t sa r es u m m a r i z e d a sf o l l o w s ： 1 t i l l i n g ( t a r g e ti n d u c e dl o c a ll e s i o n si ng e n o m c s ) h a sb e e nd e v e l o p e da sa s e r v i c et ot h ea r a b i d o p s i sc o m m u n i t yk n o w na st h ea r a b i d o p s i st i l l i n gp r o j e c t ( a t p ) t i l l i n go f t h e a a 2g e n ed i s c o v e r e d1 0a l l e l i ci n d u c e dp o 缸m u t a t i o n s s i f tp r e d i c t s n l a d eo na l lm u t a t i o n ss u g g e s t e dt h r e ep o i mm u t a t i o n sa r cd a m a g i n gt ot h ep r o t e i n , b u tn o n eo ft h e ms h o w e dv i s i b l ep h e n o t y p e sc h a n g e si na r a b i d o p s i ss e e d l i n g s i t s u g g e s t e dt h a ti a a 2 i sr e d u n d a n ti na r a b i d o p s i sd e v e l o p m e n t 2 t oc h e c k d d 2e x p r e s s i o np a t t e r nd u r i n ga r a b i d o p s i sd e v e l o p m e n t ，w e c o n s t r u c t e dan e wi a d 2 ：u i d d 佑u s ) r e p o r t e rl i n e g u ss t a i n i n gp a a e r n sd i s c o v e r l l e we x p r e s s i o np a t t e r n so f a d 2 d a 2i se x p r e s s e dp r e d o m i n a n t l yi nv a s c u l a rt i s s u e s a sw e l la sa u x i np e a k s w h e nt h ei a a 2 ：u i d d 佑u s ) r e p o r t e rl i n ew a st r e a t e dw i t h e x o g e n o u sa u x i n , g u sa c t i v i t yi n c r e a s e dd r a m a t i c a l l y t h ee x p r e s s i o np a t t e r no f a a 2i sd i f f e r e n tf u n d a m e n t a l l yf r o ml 4 a 7 , i d d l 4 , l “1 7 , a n d l d d 2 8 3 t h eo v e r - e x p r e s s i o nv e c t o r se s t a b l i s h e dh e r ec o n t a i na3 5 sp r o m o t e r , a n dt h e c o - s u p p r e s s i o nv e c t o r su s e dh e r ep r o d u c ed o u b l e - s t r a n d e dr n a ( h a i r p i nr n a ) t o t r i g g e rp o s t - t r a n s c r i p t i o n a lg e n es i l e n c i n g i nt o t a l ，3 5o v e r - e x p r e s s i o nl i n e sa n d2 6 v i l l 拟南芥a u x 1 a a 家族基因删2 的反向遗传学功能研究 c o = s u p p r e s s i o nl i n e sw e 犯o b t a i n e di no u rw o r k o v e r - 世x p r e s s i o na n dc o - s u p p r e s s i o n o fw i l d - t y p el 4 a 2g e n ed i dn o tc a u s ed e v e l o p m e n td e f e c t si na r a b i d o p s i ss e e d l i n g s t h et w oe x p e r i m e n t sf n r t h o rr e v e a l e dt h a ti a a 2i sr e d u n d a n ti na r a b i d o p s i s d e v d o p m e n t 4 t w os i t e - d i r e c t e dm u m d o mi nt h ea d j a c e n tp r o l i n er e s i d u e so fi a a 2d o m a i ni i 洳2 p 6 辐，如2 晰。w e l t _ ei n t r o d u c t e dw i t hr e s t r i c t i o ne n z 脚es i t eb g li i ，a n de m p l o y i n g t h r e er o u n d so fp c rr e a c t i o n s a 口2 p 6 5 sa n d 洳2 p 6 6 。o v e r - e x p r e s s i o nl i n e su n d e rt h e c o n t r o lo f3 5 sp m m o t e rl e a dt od r a m a t i c a l l yd e v e l o p m e n t a le f f e c t si nt r a n s g e n i c p l a n t s i n t e r e s t i n g l y , t h es i t e - d i r e c t e dd o u b l em u t a t i o n a a 2 p 6 5 s 晰lo v e r - e x p r e s s i o n l i n e sa l s ou n d e rt h ec o n t r o lo f 3 5 s p r o m o t e r h a v en od i s c e m a b l ep h e n o t y p i ce f f e c t s 5 j 如2 m 嚣a n di a a 2 i m 6 lt r a n s g e n i cl i n e se x h i b i t e dp l d o t r o p i ca u x i n - r e l a t e d p h e n o t y p e s m o s to fp h e n o t y p e sh a v eb e e nr e p o r t e di nk n o w na u x i a a s t h e m u t a t i o n si n h i b i t e dt h ee l o n g a t i o no fp r i m a r yr o o t s m u t a n tr o o t sw e r er a n d o m i z e d o r i e n t a t e d , a n dt h e i rg r a v i t yr e s p o n s ew a si m p a i r e d s e n s i t i v i t yo f r o o te l o n g a t i o na n d l a t e r a lr o o ti n i t i a t i o nt oe x o g o 璐a u x i ni sa l s or e d u c e di nt h em u t a n t s a st h e m u t a n t sg r e w , t h e yf o r mi n c r e a s e dn u m b e ro fa d v e n t i t i o u sr o o t si nc o m p a r e dw i t h w i l d y p e m u t a n tl e a v 鹤b e c a m eu p c u r l e d m u t a n tp l a n t sw e r ed w a r f i s hw i t l la n i n t e r m e d i a t e l yd e c r e a s e d 印i c a ld o m i n a n c e h o w e v e r , t h eo t h e r sa l es o m e t h i n go o v d f o r a d 2 a d u l t3 5 s ：i a a 2 “s sa n d3 5 s ：i a a 2 n s s lp l a n t se x h i b i t e dh y p o n a s t i cg r o w t h p e t i o l e t h ep u t a t i v eh o m o z y g o u sm u t a n t so fs t r o n gl i n e sh a da l li n t e r e s t i n g p h e n o t y p et h a tt h ed e v e l o p m e n to fe m b r y o m cr o o tm c r i s t e r n sw a sa r r e s t e d t h e r e s u l t ss u g g e s tt h a t a a 2h a sr e d u n d a n tb u ts o m eu n i q u ef u n c t i o ni na r a b i d o p s i s d e v e l o p m e n t 6 f i v ea r a b i d o p s i ss e e d l i n g s c a r r y i n ge g f po re c f p - t a g g e dp r o t e i n sw e r e o b s e r v e di naf l u o r e s c e n tm i c r o s c o p e e g f pa n de c f pf l u o r e s c e n c es i g n a lo f e c f p e g f p a a 2 “5 sa n de c f p - i a a 2 p 6 6 la r es t r o n g e rt h a nt h a to f e g f p i a a 2n e a r l y 2 0f o l d s t h er e s u l t si n d i c a t et h a tp r o l i n es i n g l em u t a t i o n se n h a n c ei a a 2p r o t e i n s e l f - s t a b i l i t y ( t r a n s c r i p t i o n a li n h i b i t o rf a c t o ri sn o tb ed e g r a d a t e d ) ，a n dl e a d st o d r a m a t i c a l l yd e v e l o p m e n t a le f f e c t s 7 w e s t e r nb l o ta n a l y s e so fe c f p t a g g e dp r o t e i n si n t r a n s g e n i ca r a b i d o p s i s i x 丝堕茎坐坐垒垒窒鳖苎里! 竺! 竺星塑垄堡兰垫丝旦塞 s e e d l i n g su s i n ga n t i - g f pa n t i b o d ys h o w e dt h a tt h ee n g i n e e r e dm u t a t i o n s 矗搬2 m 5 8a n d i a a 2 p 6 6 ll e dt oi n c r e a s i n ga c c u m u l a t i o nl e v e lo fi a a 2p r o t e i na n dt h a te c f p i a a 2 o n l yw e a ks i g n a lw a sd e t e c t e d f o l l o w i n g t r e a t m e n tw i t ha u x i n , s i g n a l so f e c f p a 口2 m 5 3 锄de c f p 加2 晰。佗m a i n e dt m c h a n g e d , h o w e v e r , e c f p - i a a 2 s i g n a l sf a d e d o u rs t u d i e sf u r t h e s t d o m e n s t r a t e dt h a ts i n g l ep r o l i n em u t a t i o n sl e dt o d e f e c t i v ep h e n o t y p e so ft h et r a n s g e n i cl i n e sb e c a u s eo fe n h a n c e m e n to fp r o t e i n s t a b i l i t y 8 v e r yi n t e r e s t i n g l y , f l u o r e s c e n c es i g n a ld e t e c t i o na n dw e s t e r nb l o ta n a l y s i so f s e e d l i n g se x p r e s s i n ge c f p - i a a 2 p 6 5 s p 6 6 ls h o w e dn os i g n a l i t i n d i c a t e dt h ed u a l n l u t a l i 加2 附8 嘲ol e dt ot h ed e s t a b i l i z a t i o no fi a a 2p r o t e i n i nc o n c l u s i o n , t h e e x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tt h ea d j a c e n tp r o l i n er e s i d u e si nt h ec o n s e r v e dd o m a i ni io f a u x i a a sp l a yd u a lr o l e sf o rp r o t e i ns t a b i l i t y k e y w o r d e ：a r a b i d o p s i st h a l i a n a ，a u x i a a ，l 蛆2 ，a u x i n , t i l l i n g , r e v e r s eg e n e t i c s x 拟南芥a u x i a a 家族摹因i a a 2 的反向遗传学功能研究 缩略词表 缩写词英文全称 a r fa u x i nr e s p o m ef a c t o r l 认i n d o l e - 3 - a c e t i ca c i d a t p a r a b i d o p s i st i l l i n gp r o g r a m t i l l i n gt a r g e t i n gi n d u c e dl o c a ll e s i o ni n g e n o m e s b r c a r a b i d o p s i sb i o l o g y r e s o u r c e c e n t e r c o l - 0c o l u m b i a k bk i l o d a l t o n d n a d e o x y r i b o n u c l e i ca c i d n a a 1 - n a p h t h y l a c e t i ca c i d 2 ，奉d2 ，4 - d i c h l o m p h e a m x y a c e t i ca c i d n p a n - n a p h t h y l p h t h a l a m i ca c i d r n ar i b o u n u c e l e i ca d d r t - p c rr e v e r s e t r a n s c r i p t i o n - p o l y m e r a s e c h a i nr e a c t i o n e r e n d o p l a s m i cr e t i c u l u m g f pg r e e nf l u o r e s c e n tp r o t e i n c f p c y a nf l u o r e s c e n tp r o t e i n y f py e l l o wf l u o r e s c e n tp r o t e i n g u s 1 5 - g l u c u r o n i d a s c 糊l u c 5 - b r o m o - 4 - c h l o r o - 3 i n d o l y | - b - d - g h c u r o n i c m u g 4 - m e t h y l u m b e l l i f e r y t - b - d - g l u c m o h i d e c a j 垤vc a u l i f l o w o rm o s a i cv i r u s f r e tf l u o r e s c e n c er e s o n a n c ee n e r g y t r a n s f e r k a n k a n a m y c i n a g r i st h ea r a b i d o p s i sg e n er e g u l a t o r y i n f o r m a t i o ns e r v e r h y g h y g m m y c i n a u x r ea u x i nr e s p o n s i v ee l e m e n t c 砌h e x a d e c y lt r t m e t h y la m m o n i u m b r o m i d e 中文名称 生长素反应因子 3 一吲哚乙酸 拟南芥t i u i n g 计划 基因组靶向定位诱导损伤技术 拟南芥生物资源中心 哥伦比亚品种 碱基 脱氧核糖核酸 萘乙酸 2 , 4 - - - - - 氯苯氧乙酸 萘基邻氨甲酰苯甲酸 核糖核酸 逆转录p c r 反应 内质网 绿色荧光蛋白 青色荧光蛋白 黄色荧光蛋白 b 一葡萄糖苷酸酶 5 溴_ 4 氯3 吲哚一阻d - 半乳糖菅 4 - 甲基伞形酮酰b d 葡( 萄) 糖苷酸 花椰菜花叶病毒 荧光共振能量转移 卡那霉素 拟南芥基因调控资源网站 潮霉素 生长素反应元件 十六烷基三甲基溴化铵 a s k a r a b i d o p s i ss k p l l i k e拟南芥s k p i 类似 d b d d n a - b i n d i n gd o m a i nd n a 结合域 e l u b i q u t i n - a c t i v a t i n ge 1 1 z y m e 泛素激活酶 骘业i 型望! ! 堑望g ! 塑婴翌里!垦耋堕鱼堕 i v 拟南芥a u x i a a 家族摹因a 4 2 的反向遗传学功能研究 e 3 m r p q p ) c u c y u c a l f p g p r u b l r c e l s a m s c f t m l s h y u b i q u t i n - l i g a s e m i d d l er e g i o n p i n f o r m e d p i n i o d c u p - s h a p e dc o t y l e d o n y u c c a a b e r r a n tl a t e r a lr o o tf o r m a t i o n p g l y c o p r o t e i n r e l a t e dt ou b i q u t i n l r e l a t e dt o u b i q u i t i n ( r u b l ) - c o n j u g a t i n gi 即, z y m e s h o o ta p i c a lm e r i s t e m s k p l c u l l i n - f - b o x t r a n s p o r ti n h i b i t o rr e s i s t a n t 泛素连接酶 中间序列 编码生长素外远载体蛋白 丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶 杯状子叶 黄素单加氧酶 侧根形成异常 p 糖蛋白 泛素类似蛋白，与哺乳动物 n e d d 8 类似 lr u b i 结合酶 茎顶端分生组织 s k p l 、c u l l i n l 和f - b o x 复合体 运输抑制剂抗性 拟南芥h y 2 突变体抑制予，短 下胚轴 v 拟南芥a u x i a a 家族基因a a 2 的反向遗传学功能研究 第一章文献综述 1 1 生长素在植物生长发育中作用机理研究进展 引言 生长素( a u x i n ) 是一种最早被发现的一类植物激素，在植物的生长和发育 过程中发挥着重要的作用。生长素影响植物细胞的伸长以及细胞分裂，植物向地 性和向光性的形成，主侧根和下胚轴生长，维管组织的发育和根毛的形成，以及 花的形成，这对植物早期的发育和形态建成都具有重要意义( d a d s ，1 9 9 5 ) 。不 同组织对生长素有不同效应，例如，在根中柱鞘细胞生长素促进细胞分裂，导致 侧根的形成( l a s k o w s i 【ie ta ，1 9 9 5 ) ，但是在茎的侧生分生组织抑制细胞分裂， 导致顶端优势( h i l l m a n , 1 9 8 4 ) 在植物体内大量存在的生长素为碍l 哚乙酸( i n d o l o - 3 a c e t i ca c i d ，i a a ) ，但也 存在其它的生长素，例如吲哚丁酸( i n d o l e 3 - b u t y r i ca c i d , 1 1 3 a ) 和4 氯吲哚乙酸 ( 4 - e h l o r o i n d o l e - 3 a c e t i c a c i d ，4 - c 1 l 诅) ( b a n d u r s k i e t a l 1 9 9 5 ) 。当然，也有一些 人工合成的化合物有生长素类似的活性，包括萘乙酸( i - n a p h t h a l e n ea c e t i ca c i d , n a a ) 和2 ，4 二氯苯氧乙酸( 2 ，4 - d i c h l o r o p h e n o x y a c e t i ca c i d ，2 , 4 - d ) ，这些商品化东 西可以用来植物扦插时用来诱导根发育或者可以作为除草剂( s t e r l i n g 甜a 1 ， 1 9 9 7 ) 。i a a 、2 牟d 和1 - n a a 三种生长素结构和对受体和载体的亲和性区别见 表1 1 。 表1 1 三种生长素结构和对受体和载体的亲和性区剐 拟南芥a u x i a a 家簇基因i a a 2 的反向遗传学功能研究 外源生长素的添加可以导致植物细胞壁的快速酸化( c l d a n d , 1 9 9 5 ) ，到现 在这个过程的生理功能还没有阐述的很清楚。同时，外源生长素的添加可以导致 大量基因的转录水平快速地和特异地响应生长素( a b e le ta 1 1 9 9 6 ) ，大多生长 素效应就是通过这些基因表达的变化而体现出来。目前，还只有一部分生长素响 应基因的功能被很清楚的了解。尽管在生长素信号转导机制研究取得很大的进 展，但是很多问题还有待进一步研究。 1 1 1 生长素对拟南芥叶片发育的影响 叶片是茎端分生组织产生的第一类侧生器官典型双子叶植物的单叶由棒状 的叶柄和宽大的叶片组成。形态学上，成熟叶片具有三个轴：近远轴，腹背轴和 中心一两侧轴。体内的遗传机制和体外的环境因子正是沿着这些轴来调控叶片发 育和形态建成( t s u k a y a , 2 0 0 2 ) 早期叶片发育包括三个主要过程：叶原基的起 始，叶片腹背性的建立和叶片的延展( s m i t ha n dh a k e , 1 9 9 2 ；t s u k a y a , 2 0 0 2 ) 。在 这些阶段中发生的任何突变都有可能产生叶片发育和叶片形态的缺陷。大量证据 表明叶片发育受到体内遗传机制和体外环境因子的双重调节。植物激素，尤其是 生长素在协调体内外调节机制中起着不可或缺的作用( g r a y , 2 0 0 4 ) 生长素的稳 态调控、极性运输和信号转导影响叶片发育的全过程。“等( 2 0 0 7 ) 总结了生 长素相关基因对叶片的调控，表1 2 是在他的基础上稍作修改。 2 拟南芥a u x i a a 家族基因4 4 2 的反向遗传学功能研究 表1 2 生长素相关基因对叶片发育的调控 璺竺! 竺些璺! 兰堡! 型! 竺1 9 翌! 苎垦! ! ! 竺堡 i a a h o m e o m 矗s r d a i e d g e n e s y u c c a i a h 仃l s u f l 2 ，c y p 8 3 bi s u r l 最t y ，a l f 厅n 暑3 i a a 协m 单叭r d a l e d 密e i p 呵l i a ai g m l m g r d a t e d 群n i a a l 球l x r 5 i a a 卫富h y 2 i a a 由s h y i a a l 媚d l i a a l 刀a 册 珀l a l 8 k & 飘倍鼢代疆6 m s g i a u t _ 4 g 3 2 5 4 0 a t 5 g 5 5 2 5 0 a t 4 g 3 1 5 0 0 a t 2 g 2 0 6 1 0 g o f ：b a c k v 耐- c m l e d l e a v e s g o e 儿o f ： l 单，b a 出霄蜘c 嘣e d i 啊可矗 l o pb a c k w a r d - c 口i c d l 目v e s l o eb a c k w a n l - c a d e di m v e s z b a od 缸2 0 0 1 q i l l 甜碗2 0 0 5 b a d i c r d 矗 2 0 0 0 i r i n g e t a t , 1 9 9 5 a t l g 7 3 5 9 0 a l b 0 f s e n ：t 嘶o f g d r l l 丑t ，重l e 8 l e d a 毗v e sr 删2 0 0 3 矗矗， a t 4 g 1 4 5 6 0 g o f ：u p l m d - c u d e d i e a v e s p a r i c c t 耐。2 0 0 2 a t i g 0 4 2 4 0g o f ：l l l y w 一一i c d l mt i a n 西矾1 9 9 9 a t i g 5 2 8 3 0g o f ：i 聊m 肚删。d l 湖l e y s e r2 0 0 1 a t l g 0 4 5 5 0g o fi 州酬。d l 砘 a t i g 0 4 2 5 0 g o f ：u l r w m d - c u d e d l e a v e sk 郎* e t 矗，i9 蛳 a t i g s l 9 5 0 g o f ：印w 删，耐酣l e w l e y x 2 0 0 1 a t 5 g 2 0 7 3 0 l o f ：u p 豫f d 一耐e dl m h 唧蕊毗 l i n c o h l 2 f 矗 a t i g 0 5 1 8 0i ，o f = b a c k w a n l - c l e dt e a v 矗 1 9 9 0 。 c - o f ：g a i n o f f u n c t i o n ；l o f l o s s o f f u n c t i o a ( f r o m l i 甜a 。2 0 0 7 ) 1 1 2 生长素对下胚轴伸长的影响 许多植物激素包括乙烯、油菜素内脂、生长素，影响着黑暗萌发过程中下胚 轴的伸长和下胚轴顶端钩( h o o k ) 的形成。通过对许多生长素内稳态调控基因以 及生长素响应突变体的研究发现，生长素在下胚轴的伸长和钩的形成过程中发挥 着重要作用。 外源生长素对暗培养条件下植物下胚轴的长度无影响。但是，通过i a a m 转 基因株系( r o m a n oe f a t ，1 9 9 5 ) 和拟南芥脚秒突变体( b 0 蜘趾e f a ，1 9 9 5 ) 的研 究发现，生长素的过量合成促使光照培养下的拟南芥细胞伸长，从而引起下胚轴 长度增加，而生长素缺陷型i a a l y s 转基因株系则在光照培养中表现为较短的下 胚轴，但i a a m 和i a a l y s 两种转基因拟南芥的下胚轴在黑暗条件培养下都与野生 型无差别。这个结果与其他许多学者的研究结果一致，说明生长素对下胚轴伸长 拟南芥a u x l i a a 家族基因i a a 2 的反向遗传学功能研究 的调节作用受到光照条件的影响。 生长素抗性突变体下胚轴仲长表型的形成机理比较复杂。黑暗条件下， a x r l 1 2 ( c e m a ee ta l 1 9 9 7 ) 和i a a l 7 a _ 耵3 ( t a y s c re ta 1 。1 9 9 6 ) 突变体的下胚轴比 野生型较短：i a a 7 a x r 2 - 1 ( w i l s o ne ta 1 9 9 0 ) 和i a a 3 s h y 2 - 2 ( t i a ne ta 1 ，1 9 9 9 ；t i a n e t a l 。2 0 0 2 ) 无论在黑暗条件还是在光照条件下，这些突变体的下胚轴伸长缺陷可 能与对生长素的不敏感有关 下胚轴弯钩( h o o p ) 是由下胚轴两侧细胞伸长的不同形成的，生长素的极性运 输在这个过程中发挥着重要作用，生长素运输抑制剂阻碍了下胚轴钩的形成 ( l e h m a n e t a 1 9 9 6 ) 。h o o k l e s s i ( h l s l ) 基因的突变能够导致下胚轴弯钩形成 受阻，下胚轴细胞体积变大，h l s i 启动子响应生长素表达模式异常，这表明h l s l 基因的正常表达通过影响生长素的定位与活性而抑制了下胚轴细胞的伸长。通过 对上圮田基因的克隆发现该基因编码n 乙酰转移酶( l e h m a ne ta 1 ，1 9 9 6 ) ，该酶 乙酰化的底物，包括小分子如多胺或i a a 调节代谢物，以及蛋白质如组蛋白 蛋白质的n 末端乙酰化可能涉及到蛋白质终止系统对蛋白质的调控降解。 l e h m a n 等( 1 9 9 6 ) 推测h l s i 的乙酰化能够调节生长素转运相关蛋白的稳定性 与活性i a a 3 s h y 2 - 2 在黑暗培养条件与野生型不一样，弯钩能打开m 锄e t a l ， 1 9 9 9 ) 。 1 1 3 生长素对植物早期发育的影响 对加，、p i n - f o r m e d l ( p i n ) 、p i n i o dq i d ) 和m o n o p o t e r o u s ( 唧)