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高等植物的空间结构主要由主枝及由侧芽分生组织产生的侧枝的生长发育决定.植物的侧枝发生一般分为两个步骤:在叶腋处形成侧芽原基,随后侧芽原基生长发育成侧枝.在很多植物包括拟南芥中,侧芽的生长会被顶端花序的生长抑制,这就是植物特有的顶端优势现象.近年来,分离及研究可以改变侧枝生长模式的基因及突变体,经常用来研究这种生命现象,这对于解释顶端优势现象是必不可少的.但是,目前调控侧枝发育的具体机制还没有定论.显而易见,新发现一些可以改变侧枝发育模式的基因对理解与揭示这种生命现象是必要的.该实验室通过抗原-抗体反应筛选了谷子花序的cDNA文库得到了PF40基因.序列分析表明该基因具有一个开放阅读框(Open Reading Frame,ORF);GenBank中查询该基因编码的蛋白与ZIPs(zinc or iron transporter proteins,离子通道蛋白)基因家族的蛋白有75﹪-35﹪的相似性;软件的分析结果显示该基因编码的蛋白为一个有8个跨膜区的跨膜蛋白;PF40蛋白为疏水蛋白,以上的特征也许是PF40基因发挥作用的基础.通过Southern杂交及Northern杂交来研究PF40基因的基本特征.Southern杂交分析PF40基因的拷贝数,表明PF40基因以单拷贝或低拷贝形式存在谷子基因组中.用该基因与玉米、小麦、水稻主要禾本科作物的基因组DNA杂交,结果表明PF40基因及其同源基因普遍存在于禾谷类植物中,同时在拟南芥基因组中也有PF40基因的同源序列.Northern杂交结果表明PF40基因可以在谷子的各个部位及各个时期表达,但在芽与胚轴中有很高的表达.用PF40基因与GUS基因融合表达的结果与Northern杂交结果相近,PF40基因主要在植物生长旺盛部位表达.激素诱导实验发现PF40基因是受6-BA与GA的调控的.将PF40基因在烟草中异源表达,PF40基因可以改变烟草侧枝的发育时期,增加烟草茎基部侧枝的生长,减弱烟草的顶端优势,降低生长素与细胞分裂素的比值.进一步研究PF40基因功能,将PF40基因在谷子中过表达、表达不足与缺失表达几种不同形式转化到谷子中.测量结果表明PF40基因过量表达的转基因谷子生长素的含量降低为对照的0.6~0.8倍,而细胞分裂素的含量较对照约升高0.2~0.35倍,生长素与细胞分裂素的比值在转基因植物中改变明显,降低到对照的一半.同时PF40基因表达不足的转基因谷子生长素的含量要稍高于对照,而细胞分裂素比对照降低0.85倍,转基因烟草中也得到了相似的结果.进一步的实验发现PF40基因会影响植物侧芽发育的早期,即PF40基因作用在侧芽形成与发育的早期.对转基因谷子的组织切片的分析还表明PF40基因引起不同形式的转基因谷子的维管组织的发育的差异,转化正义载体谷子的木质部变多,维管系统增多,而反应或干扰的转基因谷子的木质部数量较少,木质部分化异常.从转基因的结果可见PF40基因可以减弱植物的顶端优势,这种作用是通过改变植物体内激素的含量实现的.通过转基因的结果与软件的分析,推测PF40基因的作用可能是通过改变植物维管组织的发育从而调控一些离子的运输或吸收进一步激活一些激素的表达或者激素受体,最终影响了植物的生长模式.