花粉壁發(fā)育模式及轉(zhuǎn)錄因子MS188調(diào)控LAP5-6基因參與花粉外壁合成的機(jī)理.pdf

1、開花植物的授粉過程不僅是有性生殖的必要途徑，也是進(jìn)化及對環(huán)境適應(yīng)的基礎(chǔ)之一。在被子植物中，花粉壁是雄性配子體表面包裹的一層致密物質(zhì)，在抵御各種環(huán)境壓力或微生物的侵襲、以及授粉時(shí)細(xì)胞的識(shí)別等方面具有重要作用?；ǚ郾谟苫ǚ蹆?nèi)壁和花粉外壁所組成，其中外壁又分為外壁外層(Sexine)和外壁內(nèi)層(nexine)。近年來在模式植物擬南芥中，人們克隆了許多與花粉外壁形成相關(guān)的基因，這些基因的突變引起的花粉壁缺陷往往會(huì)導(dǎo)致植株雄性不育的表型。但是，對

2、于花粉外壁物質(zhì)早期沉積過程目前還沒有詳細(xì)的報(bào)道，本論文的第一部分利用透射電鏡(transmission electron microscope)主要聚焦觀察花粉外壁在花藥發(fā)育的第6-9期的模式建成和積累過程，闡明了初生外壁的積累早于四分體時(shí)期，并且對小孢子質(zhì)膜波浪型的產(chǎn)生具有決定性作用。推測在四分體中，小孢子的外緣細(xì)胞壁與內(nèi)緣細(xì)胞壁的發(fā)育可能不是同步的，而且胼胝質(zhì)可能也參與到小孢子質(zhì)膜波浪型的形成過程中。此外，我們還發(fā)現(xiàn)在四分體的細(xì)胞周

3、質(zhì)中存在的深灰色物質(zhì)可能是nexine成分的前體，其組成成分可能與孢粉素有所不同，當(dāng)小孢子從四分體中釋放時(shí)，這些前體物質(zhì)能夠迅速組裝成外壁內(nèi)層?；谶@些觀察，我們最終提出了一個(gè)擬南芥花粉外壁的發(fā)育模型。
　　MS188基因編碼MYB家族的轉(zhuǎn)錄因子，是花粉外壁外層形成的關(guān)鍵調(diào)控因子。ms188突變體外壁外層完全不能形成，而外壁內(nèi)層能正常形成。為了闡明MS188基因在花粉外壁合成中所起到的調(diào)控作用，我們采用表達(dá)譜基因芯片方法對野生型和

4、ms188突變體花苞中的差異表達(dá)基因進(jìn)行了分析。篩選了被定義為查爾酮合成酶的兩個(gè)基因At4g34850(LAP5)以及Atlg02050(LAP6)來進(jìn)一步探究MS188基因是否通過調(diào)控LAP5/6基因的表達(dá)來控制花粉壁外壁外層的形成。表達(dá)與原位雜交檢測顯示LAP5/6處于MS188下游。通過構(gòu)建MS188融合GFP熒光蛋白的互補(bǔ)植株，利用商業(yè)化標(biāo)簽抗體，在體內(nèi)利用染色質(zhì)免疫共沉淀(ChIP)技術(shù)闡明MS188能夠直接結(jié)合于LAP5基因