高等植物侧生器官形态发育的分子机理初步研究

【摘要】：叶的生长发育是植物营养生长的重要一环,成熟的植物叶是不对称的极性 三维立体结构,对叶极性建成的探讨是近年的研究热点。本实验通过对拟南芥 (Arabidopsis thaliana)突变体 sawtooth-like leaf(sawl)进行研究,探讨了针状叶 的形成机制以及染色体结构对叶的极性建成的作用。 表型观察以及遗传学研究显示,sawl 突变是可稳定遗传的隐性单位点多效 突变,而 SAM 的扫描电镜图像象显示突变发生在发育早期。在定位的基础上, 我们成功地克隆了突变基因,序列分析表明突变体的 FASCIATA1(FAS1)基因 编码框序列上一个鸟嘌呤(G)向胸腺嘧啶(T)的颠换导致了翻译终止密码子 的提前出现,使得 sawl 成为 FAS1 的功能缺失突变体;通过等位检测分析,我 们进一步确定 sawl 是 fas1 的等位突变体。我们的 RT-PCR 实验显示,叶背面属 性基因 ASYMMETRIC LEAVES1(AS1)在 sawl 中的表达量被下调;而对 sawl as1-101 双突变体的遗传和表型分析显示,双突变体叶背面表皮细胞的腹面化程 度比 as1-101 单突变体严重,而且针状叶在双突变体植株中以很高的频率出现, 表明 sawl 能够加强 as1 的突变表型。 我们的实验结果证明: sawl中叶背面属性基因AS1表达的下调影响了叶背、 腹极性的建立,缺少背面属性细胞的叶片出现锯齿形的叶缘,再一次证明了叶 背、腹属性区域的毗邻并列是叶片的伸展生长所必需; FAS1 作为染色体组装 因子亚基,直接影响染色体的结构,sawl as1-101 的表型提示,染色体相关的 外遗传调控机制在进化过程中抑制了促进针状叶形成的基因的表达。