无论是单细胞生物,动物,还是植物受精过程中,雌配子对精子都有一个吸引导向的过程。与动物和低等植物不同,被子植物的精细胞是不能运动的,需要通过花粉管的生长和导向过程被送到胚囊完成双受精。一般认为感知雌配子吸引信号的功能就由花粉管来行使。花粉管导向的机制,尤其是珠孔导向的机制是生殖生物学家急需回答的基本问题之一。这个问题的回答对于人们理解植物雌雄细胞识别和受精机制具有重要意义。虽然现在人们对于花粉管珠孔吸引信号有了初步的研究和了解,但是花粉管对信号的接收和响应机制的研究还基本上是空白的。基于这样的研究现状,我们通过正向遗传学的方法,筛选拟南芥Ds插入的突变体库,以期鉴定参与和控制花粉管导向的基因,从而为阐明该过程的分子机理提供理论参考和实验支持。从突变体库中,分离到了一个特异影响花粉管珠孔导入的雄配子突变体micropylarguidance1(mg1),并对这个突变体的表型和相关基因的功能进行了深入的分析研究。　　 表型分析证实,在mg1突变体中,胚囊发育完全正常、可育,花粉发育和花粉管生长与野生型没有明显差异。遗传分析表明,mg1突变是一个雄配子体突变,只影响花粉管的珠孔导向,表现为花粉管到达珠孔后不能进入珠孔,而是在珠孔外缠绕生长,或沿珠柄返回,或沿珠被生长。这类表型的花粉管占突变花粉管的53％,还有一类花粉管在珠孔外缠绕多次后最后可以进入珠孔,完成受精,这类表型花粉管占突变花粉管的47％。后一类花粉管约有一半会进入突变的胚囊,受精后形成纯合体的突变体胚胎,但胚胎发育迟缓。当野生型胚胎发育到球形胚时,突变胚胎只到达四细胞胚时期,进一步追踪,当野生型胚胎发育到子叶胚时,突变胚胎只发育到球形胚,而且这时珠被组织降解,胚胎停止发育,最终降解。　　 我们克隆了Ds插入位点的基因,用该基因的全长基因序列可以互补mg1突变体的表型。序列分析表明该基因编码一个新的未知功能的蛋白。在C端有一个保守的DUF747结构域,在N端有一个核定位信号。为了分析MG1不同结构域与其功能的关系,构建了不同缺失版本的MG1。转基因分析发现,缺失N端核定位信号以前的序列,缺失C端22个氨基酸,均不能恢复mg1突变体的表型。也没有观察到截短的蛋白有显性抑制效应(dominant-negative effect)。　　 MG1融合GUS和GFP报告基因的转基因分析、定量PCR等研究证明MG1在多个组织细胞都有表达,包括花粉管和胚囊助细胞,说明MG1可能还在其它营养器官中起作用。为了证实这一点,进行了MG1反义RNA转基因分析,发现在MG1下调植株中,出现类似mg1的花粉管珠孔导向表型和纯合突变体的胚胎表型,得不到反义下调的纯合转基因植株。而MG1反义下调的杂合体植株中,营养器官并没有明显的生长发育异常。这些结果进一步证实了MG1是胚胎发育所必需的,而在营养生长中可能是下调的量不够或存在功能冗余。　　 蛋白结构预测分析提示MG1可能是一个含5-6个跨膜区的膜蛋白。而MG1-GFP融合蛋白的哑细胞定位分析实验发现,MG1-GFP在胞质、细胞核和点状分布的亚细胞结构(囊泡)中都有定位。同时,MG1的核定位信号(NLS)确实可以把GFP带到细胞核中,说明MG1在细胞核的定位是可能的。细胞组分分离和Western Blot表明,MG1蛋白主要存在于可溶蛋白组分中,只有少量存在于膜组分中。这些结果说明MG1可能存在于多个亚细胞组分中。　　 为了进一步研究MG1蛋白的生化功能,对于可能与MG1互作的蛋白进行了鉴定。通过酵母双杂交的初步筛选,获得了150个与MG1作用的阳性克隆,进一步的确认和鉴定工作正在进行中。相信从这些阳性克隆里有可能找到在体内和MG1相互作用的蛋白,从而有可能深入解析MG1蛋白的作用机制。在这些克隆中,已经确认的2个克隆是RABE1B的Ras结构域和MLP28的Bet结构域。从RABE1B的Ras结构域与MG1相互作用,可以推测MG1蛋白可能参与蛋白的分泌过程。