论文部分内容阅读
气孔是植物表皮上负责与外界环境之间进行气体交换的结构,其发育受内外环境因子的调控。BASL（BREAKING OF ASYMMETRY IN THE STOMATAL LINEAGE）蛋白是气孔世系细胞不等分裂的重要调节子,激素也参与调节包括不等分裂在内的多种细胞过程。本研究以BASL不同基因位点突变体为材料,结合激素相关化合物外源处理,分析不同basl突变体气孔发育对激素及其相关化合物的响应,探索气孔发育中BASL蛋白和激素的互作。得到主要结果如下:（1）不同激素作用于子叶表皮气孔发育的不同阶段:在野生型拟南芥col（gl1）的子叶下表皮上,外源2,4-D和NOA处理导致SLGC分裂增多。NPA处理导致气孔前体细胞的不等分裂转变成均等分裂最终使两个成熟子细胞形成气孔簇。GA3促进表皮细胞的不等分裂却抑制气孔分化和成熟,而PAC促进气孔发育后期的分化过程。MeJA处理促进PV细胞的扩大和分化。SA促进表皮细胞的分裂但抑制PV细胞扩大和分化。ACC处理促进气孔世系细胞（包括SLGC）的不等分裂和PV细胞的均等分裂,抑制PV细胞的扩大和分化。AOA处理可能作用在细胞的均等分裂过程中。（2）basl-2突变体子叶气孔发育对外源激素的响应:不含BASL蛋白的无义突变体basl-2除了对GA3不敏感外,对其他激素都具有不同程度的响应,说明GA在野生型背景下对气孔发育早期阶段的促进作用可能需要BASL蛋白的功能。此外,可以使生长素外运阻断的NPA处理,导致气孔前体细胞异常均等分裂,形成类似basl-2的气孔蔟表型,揭示BASL可能在调节气孔前体细胞的生长素外运中发挥功能。（3）不同basl突变体子叶气孔发育对外源激素的响应具有差异性:四个等位基因中,basl-1,basl-4c和basl-6c对激素的响应表现出更大的相似性,而basl-2的响应则有别于前三者。MeJA处理basl-2突变体叶片下表皮更容易形成大而多的气孔簇,对ACC和AOA处理的响应表现出更强的敏感性。另外,basl-1突变体表现出对2,4-D和NOA处理的抗性。这可能与basl-1突变体中产生的提前终止的BASL缺失蛋白有关。而且basl-1对GA3和阻断GA合成的PAC处理非常敏感,说明GA介导BASL对不等分裂的促进作用可能也会受到BASL蛋白结构的调节。（4）不同激素对野生型胚轴气孔发育的影响:NOA、ACC和AOA外源处理会促进野生型胚轴前体细胞的分裂从而影响胚轴气孔的生成。2,4-D促进胚轴细胞大量分裂形成愈伤组织。NPA抑制胚轴气孔的形成。GA3对胚轴气孔的影响较小,而PAC处理完全阻断胚轴气孔形成,说明无论在何种营养条件下,GAs的生物合成对于胚轴表皮细胞进入气孔发育途径都是必需的。MeJA抑制胚轴气孔形成和诱导气孔簇形成。SA抑制胚轴气孔形成。（5）basl-2突变体胚轴气孔发育对外源激素的响应:basl-2胚轴气孔对外源IAA,2,4-D,NOA,GA3,PAC,MeJA,SA,ACC和AOA处理都能做出响应。所以这些激素处理对胚轴气孔发育的影响可能不受BASL蛋白的介导。（6）不同basl突变体胚轴气孔发育对外源激素的响应具有差异性:四个突变体胚轴气孔发育对MeJA,SA,GA3,PAC的响应都是类似的,但basl-1具有与其他三个突变体不同的对生长素及乙烯相关化合物处理的响应。basl-1胚轴表现出对2,4-D和NOA诱导愈伤化的抗性,及对ACC和AOA处理诱导的分裂促进的不敏感性。综上,本研究表明多种激素都能参与气孔发育早期前体细胞不等分裂的调节,但它们可能有不同的作用靶点,而且激素之间存在交叉互作。其中,GA3对不等分裂的调节可能与BASL有关。此外,胚轴气孔发育和子叶下表皮气孔发育对外界激素有不同的响应,揭示气孔发育调节的特异性和复杂性。另外,不同basl突变体对部分激素响应的差异性,揭示了BASL蛋白的不同结构可能参与对激素的感知和下游响应。