钾离子通道基因调控玉米花粉与柱头识别的机理研究

花粉与柱头的识别是授粉至关重要的一步，对于完成受精起着决定性的作用。研究花粉与柱头的识别机理对理解植物有性生殖的机制极为重要，也是理解植物发育基本生物学问题的关键所在。在前期研究中，我们发现钾离子通道基因（KZM2，3，4）在玉米花粉或silk富集表达，拟南芥过表达KZM2植株花粉和胚珠部分败育，花粉管生长速度减慢并提前破裂，最终导致结实率下降。本项目拟通过离体瞬时表达系统及拟南芥、玉米转化系统深入研究KZM2，3，4的功能，鉴于玉米silk发育的独特性，对有关该类基因表达调控的研究，不仅有利于阐明花粉与柱头互作的分子机理，同时，也可为提高玉米的生殖效率提供理论支持。

花粉与柱头的识别是授粉至关重要的一步，对于完成受精起着决定性的作用。该项目初步分析了玉米KZM2的功能，由于发现KZM2基因转化拟南芥表型无变化，因此我们放弃了玉米转化工作。我们重新对玉米授粉前后的silk及胚囊转录组数据进行了分析，查找到授粉前后变化明显的65个离子通道基因，并对其进行Mapman及GO分析，购买相关拟南芥突变体。通过对突变体的表现分析，发现其中一个突变体sph1杂合突变体植株后代分离比异常，纯合体和野生型植株较少；花粉发育异常，突变体角果内种子数仅为野生型的41%左右; 雌配子体发育异常，15%的胚囊发育迟滞; 花粉水合实验表明野生型花粉在突变体柱头上水合速率明显晚于野生型植株。互补植株结实率得到了显著提高，野生型花粉在互补植株柱头上的水合速率也得到了部分恢复。在随后的工作中将其作为重点研究对象，并取得了理想的成果。