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植物Na~+,K~+/H~+反向转运蛋白(NHXs)在维持植物体内离子和p H稳态平衡,调节膜微囊运输、蛋白运输以及植物生长发育等过程中起着重要作用。拟南芥NHX5和NHX6定位在内膜系统包括Golgi(Golgi,高尔基体)、TGN(Trans-Golgi Network,反面高尔基体网状结构)、PVC(Prevacuolar Compartment,液胞前体)/MVB(Multivescular Bodies,多胞体)和ER(Endoplasmic Reticulum,内质网)。研究表明,nhx5 nhx6双突变体呈现出生长矮小,下胚轴长,子叶偏上等生长素缺陷表型,说明NHX5和NHX6参与调节植物生长发育的过程。生长素是调控植物生长发育的关键激素,具有极性运输特点,它能通过生长素转运蛋白PIN运输到植物体内特定的细胞或组织。已报道PIN6定位在ER上,负责将ER内的生长素转运至细胞质;过表达PIN6导致植株生长矮小,叶片颜色变深。总之,PIN6通过调节细胞内生长素的稳态平衡调控植物的生长发育过程。本文运用分子遗传学和细胞生物学方法,研究了NHX5和NHX6调节植物生长发育的分子机理。我们通过观察pin6 nhx5,pin6 nhx6,pin6 nhx5 nhx6突变体和PIN6过表达植株的生长表型,揭示NHX5和NHX6可能通过调节PIN6的功能,调控细胞内生长素水平,影响植物的生长发育过程。本文的主要研究结果如下:1.筛选了pin6单突变体,杂交制备了pin6 nhx5,pin6 nhx6双突变体和pin6nhx5 nhx6三突变体;同时,制备了Col-0与nhx5,nhx6,nhx5 nhx6背景下的PIN6过表达材料。2.土壤表型分析发现,与相应的Col-0,nhx5,nhx6,nhx5 nhx6植株比较,pin6,pin6 nhx5,pin6 nhx6,pin6 nhx5 nhx6突变体莲座叶数目明显增多;单株角果数目增多;但pin6 nhx5 nhx6三突变体与nhx5 nhx6植株比较,单株角果数目无明显差异。说明NHX5和NHX6可能通过调节PIN6的功能,影响植物的生长发育。3.1/2MS培养基上表型分析显示,在Col-0,nhx5,nhx6背景下过表达PIN6,幼苗子叶夹角变小;但在nhx5 nhx6中过表达PIN6,子叶夹角没有变化。土壤表型分析发现,在Col-0,nhx5、nhx6中过表达PIN6,植株叶片卷曲、叶柄变短、花粉管伸长受阻;而在nhx5 nhx6双突变体中过表达PIN6,叶柄变短,花粉管长度严重受阻,但叶片未卷曲。表明PIN6的功能依赖于NHX5和NHX6;NHX5和NHX6可能通过调节PIN6的功能影响了植物的生长发育。4.激光共聚焦显微镜观察发现,PIN6-GFP信号在Col-0,nhx5,nhx6中无显著差异,但在nhx5 nhx6中明显减弱。2,4-D处理前后,Col-0,nhx5,nhx6中PIN6-GFP信号无明显差异;而nhx5 nhx6背景下,PIN6-GFP信号明显增强。表明NHX5和NHX6突变后,影响了PIN6的功能,导致植物体内生长素水平紊乱。综上所述,本研究表明,NHX5和NHX6通过调节PIN6的功能,维持细胞内生长素的平衡,调控着植物的生长发育过程。