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植物作为固生光合自养生物,无法自主选择生长环境,只能根据环境的变化来调控自身的生长和发育。在众多环境因素中,植物对光这个外界环境因子特别敏感。光对植物的调控作用主要体现在作为能量和信号两个方面。光作为能量,通过光合作用被植物吸收后转化为生长发育所需要的化学能。光作为信号,植物已进化出不同类型的光受体介导了光信号的感知,如向光素、光敏色素和隐花色素等。研究发现拟南芥蓝光受体向光素PHOT1（Phototropin1）和PHOT2（Phototropin2）,感应单侧蓝光调节生长素在下胚轴不对称分布,引起下胚轴的不对称生长,诱导其向光弯曲。向光素是一种含有黄酮单核苷酸（FMN）质膜相关的光受体蛋白激酶。在黑暗条件下,这种激酶受LOV2（Light-Oxygen-Voltage 2）的结合抑制。蓝光照射使向光素释放LOV2结构域自我抑制而被激活。激活的向光素可以与NPH3、RPT2以及PKSs蛋白相互作用,调节生长素不对称分布,诱导植物下胚轴背光侧和向光侧生长素调控基因表达差异引起植物弯曲生长。目前报道向光素PHOT1和PHOT2以功能冗余的形式介导气孔开放、叶绿体聚光运动、向光性以及子叶伸展和发育等。就向光性而言,PHOT1调节较宽范围的蓝光反应,而PHOT2与PHOT1以功能冗余方式介导强蓝光反应。为解析PHOT2调控植物向光性的机制,课题组前期以突变体phot1为材料进行EMS诱变筛选幼苗向强蓝光不敏感突变体,获得一株向强蓝光不弯曲突变体命名为p2sa1（PHOT2 Signaling Associated 1）,无糖培养突变体p2sa1表现子叶玻璃化、根生长停滞表型,暗示拟南芥幼苗早期发育调控因子可能参与植物光适应性调节。为此,本研究利用无糖培养EMS诱变phot1突变体M2群体,筛选向强蓝光弯曲缺失或者幼苗发育异常突变体,期望解析幼苗早期发育参与调节向光性的机制。筛选获得16个稳定遗传的突变体,其中有7个突变体性状是由单基因隐性突变引起。突变体p2sa3和p2sa4表现无糖培养无法光形态建成、缺失强蓝光诱导的下胚轴向光弯曲;突变体p2sa6和p2sa7表现无糖培养透明根不生长,下胚轴向强蓝光弯曲正常;突变体sdcg1、sdcg2和sdcg3表现无糖培养子叶黄化和白化,外源供糖可使子叶恢复绿色;图位克隆粗定位结果显示,突变体p2sa3和p2sa4突变基因分别定位在拟南芥2号染色体上部和4号染色体下部;突变体sdcg1、sdcg2和sdcg3突变基因分别定位在2号染色体下部、4号染色体中下部和3号染色体中上部。经过细定位和突变位点分析,结合可能基因预测显示,sdcg2突变体是拟南芥4号染色体中下部19号基因第142位和314位均由碱基G突变为碱基A,氨基酸则分别为丝氨酸突变为天冬酰胺和谷氨酸突变为赖氨酸。sdcg3突变体是拟南芥3号染色体中上部的11号基因第1076位碱基由G突变为A,氨基酸由甘氨酸突变为谷氨酸。目前已经订购sdcg2对应的19号基因和sdcg3对应的11号基因的T-DNA插入突变体种子,已构建两个基因功能回补载体并分别转化突变体sdcg2和sdcg3。亚细胞定位,显示SDCG2和SDCG3分别定位在叶绿体和细胞膜。上述相应突变体的订购及相关转基因植株的获得,将为研究SDCG2和SDCG3基本生物学功能提供重要依据。综上所述,本研究建立了无糖培养筛选拟南芥幼苗早期发育缺陷和向光弯曲缺失突变体的筛选体系,并成功筛选到16个稳定遗传突变体,其中7突变体被证明是单基因隐性突变所致。图位克隆将5个突变体进行了粗定位,5个突变体确定突变区间,2个突变体获得了可能的突变基因。上述突变体的遗传表型分析及可能突变基因功能预测,我们初步证明了参与幼苗早期发育的调节因子可能参与植物向光性反应的调控。进一步克隆并功能鉴定p2sa3和p2sa4突变基因,将为解析幼苗早期发育参与调节向光性的机制提供重要基础。