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独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一类新型的植物激素,在促进种子萌发、调控植物分枝和提高抗逆能力等方面发挥着重要作用。在拟南芥中,SMXL(SUPPRESSOR OF MORE AXILLARY GROWTH2 LIKE)家族中的SMXL6/7/8与水稻中的D53(DWARF53)蛋白功能类似,都可以与MAX2(MORE AXILLARY GROWTH2)和D14(DWARF14)相互作用,并通过D14-MAX2介导的独脚金内酯信号通路被泛素化标记而降解。本实验室已经通过T-DNA启动子诱捕技术获得C24背景型下的突变体athspr(arabidopsis thaliana heat shock protein related),At HSPR蛋白与SMXL家族中的SMXL4同源。前期研究表明SMXL4/AtHSPR参与ABA介导的胁迫响应,但SMXL4/AtHSPR在独脚金内酯信号通路中的功能未见报道。本研究以野生型Col-0、smxl4、max2-1和smxl4max2-1突变体作为研究材料,通过形态学比较、生理生化分析、遗传杂交、扫描电镜和激光共聚焦的观察以及qRT-PCR等研究方法对SMXL4在拟南芥独脚金内酯信号通路中的功能进行探究,同时也分析了SMXL4在干旱响应中的作用,以便为揭示SMXL4在独脚金内酯介导的发育和植物干旱胁迫响应中的功能提供重要的信息。其主要结果如下:1.SMXL4基因的突变能够部分抑制max2-1的多分枝表型,同时也能抑制max2-1的种子萌发速率、子叶转绿速率和下胚轴长度。此外,与max2-1突变体相比,smxl4max2-1双突变体中的独脚金内酯途径的标签基因IAA1(INDOLE-3-ACETIC ACID IN-DUCIBLE1)的表达量下调,但未恢复至野生型中的水平。这表明,SMXL4在独脚金内酯信号通路中可能发挥抑制子的作用,但并不能完全恢复max2-1的突变表型。2.smxl4突变体表现出生长素缺陷的表型,对生长素的极性运输抑制剂NPA和TIBA比较敏感,其根尖维管束中生长素分布的标志性蛋白DR5-GFP和生长素极性运输的标志性蛋白PIN1-GFP的荧光亮度显著降低。这表明SMXL4基因可能通过影响生长素的分布及其极性运输来调控植物的生长发育。3.与野生型相比,smxl4突变体对高浓度的独脚金内酯人工合成类似物GR24更加敏感,而且其独脚金内酯响应的标签基因DLK2(D14-LIKE2)和KUF1(KAR-UP F-box 1)被GR24诱导后上调的程度显著高于野生型,表明SMXL4基因在独脚金内酯信号中发挥一定的功能,但其影响是间接的。4.突变体smxl3、smxl4和smxl5对高浓度的GR24响应一致,其主根长度都受到相同程度的抑制,并且野生型在应答GR2时,其SMXL3、SMXL4和SMXL5基因均下调表达,这说明SMXL3、SMXL4和SMXL5基因对独脚金内酯的响应一致,三者之间可能存在功能上的冗余。5.与野生型、smxl4和max2-1单突变体相比,smxl4max2-1双突变体表现出较强的干旱敏感性,其叶片表皮的气孔指数增加,对ABA的敏感性提高、ABA合成和干旱响应相关基因的表达量降低,这表明SMXL4和MAX2共同参与了植物的干旱胁迫响应。综上所述,SMXL4参与了独脚金内酯信号的响应,并通过抑制独脚金内酯信号通路中的MAX2来发挥功能。SMXL4与SMXL家族中SMXL3和SMXL5存在功能上的冗余。并且SMXL4蛋白通过影响生长素的分布及其极性运输来调控植物的生长发育。此外,SMXL4基因通过影响气孔指数、ABA与干旱基因的响应来与MAX2共同参与植物的干旱响应。