气孔是重要的表皮结构,是植物吸收二氧化碳和水分蒸发的主要通道。合适的气孔密度和分布模式对于植物适应复杂多变的环境至关重要。气孔发育的起始、前体细胞的增殖和分化,受bHLH转录因子SPCH/MUTE/FAMA/ICE的调控。来自胞外的配体EPFs（Epidermal Patterning Factors）家族的成员,被细胞膜上的受体ERs（Erecta）家族成员及-共受体TMM（Too Many Mouth）识别后,将信号传导给YDA（YODA）,通过 MAPK（Mitogen activated Protein Kinase）信号级联传递并作用于SPCH/MUTE/FAMA,进而调节气孔密度和分布。植物激素茉莉素参与调节气孔发育。前期研究发现,低浓度外源茉莉酸甲酯（MeJA,10μM）抑制气孔的发育,并依赖于JA信号途径下游转录因子MYC2/3/4的功能。为进一步分析JA信号途径调节气孔发育的分子机制,本研究分析了不同外源浓度的茉莉酸甲酯（MeJA）对野生型及不同气孔发育突变体表型的影响,并利用基因表达分析、酵母双杂、双分子荧光互补分析、基因瞬时表达等技术,寻找JA作用于气孔发育的靶点,探索JA信号途径作用于气孔发育的分子机制。获得的主要研究结果如下:1.与低浓度外源MeJA（10μM）抑制野生型子叶下表皮气孔的发育相反,高浓度外源MeJA（50μM）促进野生型气孔的发育,导致子叶下表皮气孔密度增加。2.高浓度外源MeJA处理不能增加突变体spch-1/mute/fama-1/yda-2的子叶下表皮气孔密度和气孔指数,说明MeJA这种促进作用依赖于YDA及其下游转录因子的功能,揭示JA作用于YDA上游的信号传导组分。3.高浓度外源MeJA处理能导致tmm1,er2-1以及epflepf2子叶下表皮气孔密度增加,排除了 ERs-TMM及EPF1/2作为高浓度MeJA作用靶点的可能性。JA作用于YDA上游调节气孔发育的靶标,可能来自胞外配体EPFs家族的其他成员。4.qRT-PCR分析EPFs家族成员的表达发现,低浓度MeJA抑制而高浓度MeJA促进胞外配体基因STOMAGEN的转录。5.JA信号途径下游关键转录因子MYC2/3/4不影响STOMAGEN的表达,因为myc234和35S:MYC2中STOMAGEN表达量与野生型没有明显差异。6.酵母双杂筛选JA信号途径中抑制蛋白JAZ1-12的互作蛋白,发现JAZ1/9能与FAMA互作。双分子荧光互补实验进一步证实了这种互作。7.fama-1突变体和JAZ1高表达株系中,STOMAGEN表达较野生型明显减弱,说明FAMA和JAZ1参与调节STOMAGEN的表达。8.烟草瞬时表达分析发现,FAMA促进pSTOMAGEN-GFP的表达,与FAMA互作的蛋白ICE1也促进pSTOMAGEN-GFP的表达,FAMA和ICE1对STOMAGEN的转录激活具有协同效应。而JAZ1抑制pSTOMAGEN-GFP的表达,同时拮抗FAMA和ICE1的转录激活作用。基于这些结果,我们提出一个JA通过调节STOMAGEN表达而影响气孔发育的模型。在这个模型中,JAZ1/9和FAMA-ICE1形成多蛋白复合体,精细调节STOMAGEN基因的表达。其中,FAMA和ICE1促进STOMAGEN表达,而JAZ1/9抑制STOMAGEN的表达。而茉莉素通过调节蛋白复合体的组成,进而调节STOMAGEN的表达和气孔的发育。在低浓度JA存在的情况下,JAZ1/9与FAMA-ICE1形成复合体,拮抗FAMA-ICE1的作用,将STOMAGEN的表达维持在一个较低的水平,从而抑制气孔的发育;高浓度JA存在的情况下,JA诱导JAZ1/9的快速降解,解除了其对FAMA-ICE1的拮抗作用及对STOMAGEN表达的抑制,导致STOMAGEN表达增强,从而促进气孔发育。