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细胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)是一种在多细胞生命体中广泛存在的且受到严格遗传调控的细胞死亡形式，其在多细胞生物的生长发育过程以及对抗逆境环境的过程中起到了非常重要的作用。在动物中，细胞程序性死亡(又称细胞调亡，apoptosis)的分子调控机理已经得到了详尽的研究，而在植物中了解的相对较少。为发现调控植物PCD的关键组分，进而阐释植物PCD的分子调控机理，我们利用遗传学的方法，在模式植物拟南芥中筛选了两类PCD突变体。
Bax是Bcl-2家族中的一个重要成员，其功能是促进细胞程序性死亡。植物基因组中虽然不存在Bcl-2家族的同源基因，但在植物中过量表达Bax能够有效的诱导植物细胞的程序性死亡。据此，我们以EMS诱变的过量表达Bax的转基因拟南芥为材料，筛选了Bax过表达不敏感突变体boi(Bax overexpression insensitive)。通过对大约150,000粒M2代诱变种子的两轮筛选，我们从中得到大约130个候选boi突变体。通过对部分候选突变体中Bax转基因背景的遗传分析、表达分析以及遗传等位性分析，有6个突变体被确认为boi突变体，即这些遗传学位点的突变导致对过量表达Bax的不敏感。我们将其命名为boi1-boi6。对这6个突变体进行了回交和等位性分以及初步的表型分析。并对其中的boi5和boi6进行了初步定位。这些突变体的分离和初步鉴定为进一步研究植物细胞程序性死亡打下了基础。
百草枯(paraquat，PQ)是一种非选择性除草剂，能够有效的诱导植物细胞的PCD，其机制可能是通过产生活性氧(Reactive oxygen species，ROS)来介导的。百草枯诱导的拟南芥细胞死亡与超敏感反应类型的植物细胞程序性死亡的特征有许多相似之处。为了研究植物细胞中与ROS相关的PCD机制，我们筛选了抗百草枯的拟南芥突变体(paraquat resistant；par)。我对其中代表性的突变体par2进行了表型与遗传分析，通过图位克隆分离鉴定了PAR2基因并研究了其功能。在par2突变体中，百草枯诱导的ROS产生基本正常，表明其抗凋亡机制是不依赖于ROS或PAR2位于ROS的下游。生化分析表明par2中细胞氧化还原势发生了改变。此外，PAR2参与了调控植物的生长发育。par2突变导致丛生，矮化，育性降低，个体小等，呈现比较明显的类似于生长素信号途经缺陷的表型。利用图位克隆的方法我们发现par2中PAR2基因有一个点突变，导致一个保守的氨基酸发生改变。PAR2基因编码一个亚硝基谷胱甘肽还原酶，其在真核生物中高度保守。进一步的研究表明PAR2调节植物体内的一氧化氮含量，同时它是植物PCD的一个重要的调控因子，还可能参与了对NPR1蛋白稳定性的调控。