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DUF647(Domain of unknown function 647)蛋白家族是真核生物(包括动物、植物和一些真菌)中广泛存在且高度保守的一个蛋白家族。在拟南芥中发现了6个DUF647蛋白家族成员。由于最先被发现的DUF647蛋白家族成员RUS1(ROOT UVB SENSITIVE 1)和RUS2(ROOT UVB SENSITIVE 2)与根部UV-B传感途径有关,这一家族中其他基因也被分别命名为:RUS3(At1g13770)、RUS4(At2g23470)、RUS5(At5g01510)和RUS6/EMB1879(At5g49820)。然而,迄今为止,DUF647家族中除RUS1和RUS2外,其余4个基因的功能尚不清楚。本实验室前期通过人工microRNA(artificial microRNA,amiRNA)技术获得了特异沉默RUS4的转基因株系(称为amiR-RUS4)。amiR-RUS4植株具有角果短小且结实率低的不育表型,进一步研究发现,敲低RUS4基因会引起药室内壁次生加厚缺陷,导致花药不能正常开裂。除次之外,我们还发现amiR-RUS4株系的花粉发育也有缺陷。因此本论文主要针对拟南芥RUS4基因在花粉成熟过程中的作用展开研究。首先我们进行了amiR-RUS4株系的花粉活力观察及RUS4基因的表达模式分析。通过亚历山大染色法发现,拟南芥野生型(Col-0)花药中花粉染色后呈现紫红色,而amiR-RUS4花药中的花粉染色后呈现青蓝色或苍白色,说明amiR-RUS4花粉活力下降;通过对RUS4pro:GUS植株的GUS染色,并对染色后的花药进行石蜡切片后观察发现,RUS4基因在花粉、花粉管以及花药的绒毡层中都有表达。然后对amiR-RUS4植株花粉壁表面物质进行了分析。通过DPBA染色法和尼罗红(Nile Red)染色法发现,amiR-RUS4株系的花粉壁表面物质类黄酮和脂类物质的含量明显减少。其次我们进行了amiR-RUS4株系对生长素的应答分析。DR5:GUS是广泛用于研究内源生长素分配的报告系统。我们通过对DR5:GUS在拟南芥野生型(Col-0)和amiR-RUS4背景的幼苗和花药的GUS染色发现,amiR-RUS4遗传背景下的幼苗根和花药的GUS信号均明显弱于野生型背景,说明amiR-RUS4株系的根和花药中生长素分布/应答降低,拟南芥RUS4基因可能参与生长素介导的花粉成熟过程。这些研究结果对于深入了解拟南芥RUS4基因功能以及花粉发育的分子机制具有重要理论意义。