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花丝是开花植物雄性生殖器----雄蕊的组成部分,花丝伸长将花药托起,使成熟的花粉粒落到柱头上进而完成授粉受精过程,因此花丝的正常发育对于种子植物繁衍后代至关重要。虽然对于花丝生长发育过程有很多研究,但对花丝伸长的分子机制还缺乏了解。 本论文通过对拟南芥超量表达AtIDD4基因植株的表型鉴定,分析了AtIDD4基因在拟南芥花丝生长过程中的作用。 过量表达AtIDD4的转基因植株雄蕊比柱头短,导致植株结实率下降。 生物信息学分析表明AtIDD4基因编码一个C2H2型转录因子,属于植物特有的IDD锌指蛋白家族。拟南芥中共有16个该家族成员,其中部分成员AtIDD8、AtIDD14和AtIDD15等得到了研究,结果显示这些成员的功能涉及拟南芥发育的各个过程,但AtIDD4基因的功能研究还未见报道。我们的研究显示AtIDD4基因在CaMV35S启动子驱动下超量表达,导致转基因植株营养生长和生殖生长异常。具体表现为35S∷AtIDD4转基因植株生长矮小,在花发育第13期和14期花丝比柱头短,自花授粉过程受阻,最终导致植株的育性降低。然而T-DNA插入的缺失突变体idd4没有异常表型。系统进化树显示AtIDD家族中AtIDD4、AtIDD5和AtIDD6成员之间关系较近,氨基酸一致性达53%,它们都含有功能结构域ID-domain。半定量RT-PCR和相对定量PCR的实验结果显示AtIDD4与其同源基因AtIDD5和AtIDD6都为组成型表达,且GUS染色结果表明三个基因在花丝部分都有表达。由此我们推测idd4花丝生长无异常的原因是基因功能冗余所致,AtIDD4基因与其同源基因共同调控花丝的伸长过程。AtIDD4在酵母体系中具有转录激活活性,融合GPF蛋白亚细胞定位显示AtIDD4分布于细胞核,符合转录因子的特性。芯片数据显示AtIDD4基因超量表达影响了很多基因,这些基因当中部分基因启动子区域含有IDD锌指蛋白家族结合的共有基序11 bp DNA。 上述的这些研究结果暗示,AtIDD4转录因子与其同源基因可能通过对下游基因表达的调控来影响拟南芥花丝的发育。