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植物为适应复杂多变的外界环境,在长期的进化过程中形成了一套独特的应对外界刺激的机制,其中向光性运动就是为捕获更多光源的一种适应性反应。向光素的发现为人们探究蓝光依赖的向光弯曲信号转导机制提供了依据。目前,PHOT1介导的弱蓝光诱导下胚轴弯曲机制较为明确,即向光素PHOT1在感受弱蓝光刺激后,发生自磷酸化作用,与其下游的信号蛋白NPH3、RPT2和 PKS1等互作,通过调节生长素输入载体PIN1和输出载体AUX1的活性及定位,导致下胚轴向光侧和背光侧中生长素的不对称分布,促使向光弯曲。鉴于PHOT1和PHOT2以功能冗余的方式调节单侧强蓝光诱导的下胚轴向光弯曲,限制了人们对PHOT1和PHOT2差异调节下胚轴弯曲机制的研究。 本实验以经EMS诱变的phot1突变体为材料,用单侧蓝光100mol m-2s-1照射12h,筛选拟南芥下胚轴向强蓝光不弯曲的突变体,得到5株潜在突变体,分别命名为e20、e102、e176、e199和e215。将上述5种突变体与Ler进行杂交,观察F1代与F2代下胚轴向光弯曲分离比,发现e199为单基因隐性突变。进一步对e199进行图位克隆,最终将其定位在拟南芥第5号染色体的MSJ1 BAC上,经测序发现该突变体在AT5G64330.1即NPH3基因DNA序列的第1517bp发生了点突变(G变为A),即编码色氨酸的密码子变为终止密码子,提前终止翻译。突变体表型分析,显示NPH3介导蓝光引起的下胚轴向光弯曲,参与调节叶片的卷曲,但并不调节蓝光诱导的气孔开放反应。实验中,我们构建了NPH3基因的超表达、GFP以及GUS的转基因植株,以证实是NPH3突变导致拟南芥下胚轴向强蓝光不弯曲,并确定NPH3在组织及细胞中的定位。另外,通过构建突变位点之前的NPH3基因的超表达和GFP转基因植株,以确定突变后的NPH3是否影响它在细胞中的定位及功能。为了进一步探索NPH3与Ca2+的关系,我们构建了水母发光蛋白的转基因植株,以便观察在e199突变体中Ca2+浓度的变化。同时,我们将e199与生长素定位有关的DR5-GUS、DR5-GFP以及与生长素运输有关的PIN1-GFP、AUX1-GFP的转基因植株进行杂交,以确定强蓝光下生长素的分布情况,为进一步揭示NPH3在PHOT2的信号通路中扮演可能角色提供基础。