花粉的发育是一个极其复杂的生物学过程,包含了一系列反应,众多基因参与调控了这个过程。花粉是植物的雄性生殖细胞,其发育不正常是很多高等植物雄性不育的主要原因,因此,花粉的正常发育对于本物种的延续有着极其重要的作用。营养物质的供应是确保花粉进行发育的关键因素之一。但是,介导这些营养物质的相关转运体的分子基础并不清楚。镁离子是拟南芥细胞中最丰富的二价阳离子,在拟南芥的生长发育过程中起着重要的作用。由于Mg2+独特的化学特性,使植物体进化出多种Mg2+转运系统。现有研究表明,镁离子转运体主要有五大家族,包括CorA家族(钴抗性蛋白家族),Mg2+/H+交换体,离子通道,P型磷酸酶(P-type phosphatase)和MgtE家族。其中,CorA家族定位于内膜系统的3个成员,AtMGT4,AtMGT5和AtMGT9参与拟南芥的雄性繁殖过程。不过,拟南芥细胞质膜是否存在其它控制镁离子的吸收、转运还需要进一步的研究。本研究以拟南芥突变体+/tmem165d为实验材料,利用组织染色、荧光蛋白定位和分子生物学等方法,探讨TMEM165d基因对花粉发育过程以及Mg2+的吸收转运的调控作用,主要结果如下:1、T-DNA插入突变体+/tmem165d杂合拟南芥植株中,拟南芥大约有一半的花粉败育,并且在后代中得不到纯合的突变体植株,初步认为TMEM165d可能参与种子的形成。2、部分+/tmem165d杂合拟南芥花粉为败育。用Hoechst 33342染色液对WT植株和+/tmem165d突变植株的花粉进行染色分析,荧光显微镜下观察,在紫外光的激发下,WT型植株的细胞核绝大多数发出蓝色荧光,+/tmem165d植株的花粉细胞核大约半数发出蓝色荧光,而另外半数没有发出蓝色荧光,在明场中可以清晰的看到这部分花粉在形态上表现为败育。3、TMEM165d定位于细胞质膜。利用GFP-TMEM165d融合蛋白转化拟南芥叶肉细胞原生质体,在荧光显微镜下观察到TMEM165d蛋白定位于细胞质膜上。4、多跨膜蛋白TMEM165d可以回补MM281在低Mg2+度下的生长表型,阴性对照空载pTrc99A不能回补MM281在低Mg2+浓度下的生长表型,阳性对照MGT10是一个已经被证实了的高亲和性的转运体,所以说明TMEM165d能够功能互补细菌Mg2+转运突变株,因此可能具有Mg2+转运能力。综述所述,本论文首次报道一个新的控制植物雄性繁殖的基因TMEM165d,并揭示TMEM165d对于花粉生长发育的调控作用极有可能是通过影响Mg2+的稳态平衡来实现的。本研究为花粉生长发育的功能调控研究开辟了一条新的路径,有望在农业上为粮食作物的优化培育提供理论指导和实验依据。