生长素参与雄蕊早期发育调控现象的确立与机制研究

生长素在植物发育中具有广泛的调控作用，然而有关其在雄蕊早期发育中的作用尚无定论。为了解雄蕊发育早期其特定的形态模式如何形成，本实验室利用生长素特异抗体对雄蕊早期发育各阶段进行了观察，发现生长素从雄蕊原基发生就一直存在，而且随雄蕊发育，其分布变化与生殖细胞发生相关。利用spl突变体进行生长素定位发现，在生殖细胞发生异常的情况下，生长素的分布模式发生显著改变。进一步研究表明，通过组织特异性增加活性生长素在生殖细胞发生区域的含量，会改变SPL基因表达，并对生殖细胞的发生产生显著影响。据此我们提出，生长素在雄蕊早期发育中可能具有重要的功能。其影响可能与雄蕊原基发育不同阶段的细胞状态相关。本项目将在前期工作基础上，进一步确定活性生长素在雄蕊早期发育不同阶段的影响，解析该过程中生长素分布、SPL基因表达调控与生殖细胞分化之间的关系，并且尝试揭示该过程中生长素活性调控的机制及其生物学意义。

本项目的立项依据是在前期工作中，发现拟南芥雄蕊早期发育过程中存在生长素与生殖细胞发生部位相关的动态分布，这种分布依赖于决定生殖细胞发生的SPL基因的存在。为此，在本项目中，我们希望进一步确定生长素对雄蕊早期发育过程中生殖细胞发生的影响，以及生长素、SPL基因和生殖细胞发生三者之间的可能关系。在项目执行过程中，我们尝试了各种可能的办法，确定雄蕊早期发育过程中的确存在生长素的动态分布；采用标记基因和遗传分析的方法，确定生长素氨基酸修饰不参与雄蕊早期发育过程中生长素的功能；在生长素、SPL基因和生殖细胞三者关系上，利用遗传学方法证明，生长素分布和生长素信号响应因子的分布均受SPL基因的影响；生长素也反过来在转录水平上影响SPL基因的表达。非常有趣的是，我们发现在雄蕊早期发育过程中，生长素可能来自原位合成和外源输入两个方面。这两个因素共同作用，造成在雄蕊腹背侧生长素浓度有所不同。生殖细胞的发生需要特定浓度的生长素条件。过高或过低的生长素浓度都不利于生殖细胞的诱导发生。