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植物器官的大小的调控是一个基本的发育生物学过程,其生长受发育遗传程序和环境因素的影响,其研究是植物发育生物学领域的重要前沿和研究热点。植物不同物种之间器官大小差异巨大,而特定物种的器官最终大小却是一定的,表明植物器官生长到最终大小受到严密的遗传控制。器官生长受到的时空调节,主要分为细胞分裂和细胞体积扩增两个不同的过程。本项目以模式植物拟南芥为研究材料,通过分子生物学,细胞生物学,生物化学等综合研究手段,对调节拟南芥器官发育生长的重要基因PUBX1及其同源基因PUBX2的功能进行研究,解析高等植物器官大小决定的遗传和分子机制,为植物生长发育的遗传改良提供理论依据。本研究通过对野生型,pubx1,pubx2单突变体以及pubx1 pubx2双突变体的花瓣和叶片的长度、宽度、表面积以及茎的直径的表型进行拍照观察并测量统计,发现单突变体与WT相比无明显变化,而双突变体的表型非常明显,因此PUBX1和PUBX2是有功能冗余的影响器官大小的基因。我们利用Gateway技术构建了PUBX1和PUBX2基因的过表达植株,通过RT—qPCR对其表达量分析可知,PUB基因表达量与植株器官大小呈负相关,表达量越高的植株器官越小。我们同时构建了△PUBX1和△PUBX2基因的过表达植株作为对照,RT—qPCR结果可得表达量明显上调的删除U-box结构域的植株表型与WT相比无显著变化,进一步验证了U-box结构域对于PUBX1和PUBX2基因的酶活是必需的。为了进一步了解PUBX1和PUBX2基因的作用机制,我们构建了表达PUB基因启动子及全长蛋白与GUS报告基因的融合蛋白的转基因植株,筛选阳性植株进行GUS组织染色来研究PUB基因的表达模式,发现其在成熟的花瓣中表达量远远大于幼嫩的花瓣中。同时我们测量统计并绘制了花瓣的生长曲线,得出PUBX1和PUBX2基因是通过调控细胞分裂持续时间进而影响植株器官发育的大小。本研究通过对植物器官大小调控机制的探究,为作物的遗传改良提供理论依据,对植物器官大小调控的机制研究将有助于提高作物产量,解决粮食危机有深远的现实意义。