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微管(Microtubule,MTs)和脱落酸(abscisic acid,ABA)都在多个阶段参与调节植物生长发育。微管列阵的变化主要由微管结合蛋白(Microtubule-associated proteins,MAPs)调控,但是ABA和MTs之间是否存在互作,缺乏明确的证据。如果存在的话,其具体的机制也未被阐明。为了解析ABA与MTs在植物生长发育调控过程中潜在的分子联络机制,本文以拟南芥ABA相关突变体(sad2-2、aba3、abi1,2、abi4和abi5)为实验材料分别从表型、细胞学和分子水平进行筛选比较,以期找出ABA和MTs互作的潜在影响因子。实验结果如下:(1)表型分析(根伸长生长)结果:将在MS培养基上生长7天的拟南芥倒置培养,统计倒置后根日平均生长速率,野生型为3.58 mm/d,ABA超敏感突变体sad2-2为4.40 mm/d,ABA合成缺失突变体aba3为0 mm/d,ABA不敏感突变体abi1,2、abi4和abi5分别为3.57 mm/d、3.71 mm/d和3.96 mm/d。将在MS培养基上生长7天的拟南芥转移到添加0.3μmol/L微管特异性破坏药物黄草消(oryzalin)的MS培养基上倒置培养,统计倒置后根日平均生长速率,野生型为3.66 mm/d,突变体sad2-2为5.26mm/d,突变体aba3为0 mm/d,ABA不敏感突变体abi1,2、abi4、abi5分别为3.66 mm/d、4.18mm/d和4.01mm/d。将在MS培养基上生长7天的拟南芥转移到添加1μmol/L微管特异性稳定药物紫杉醇(taxol)的MS培养基上倒置培养,统计倒置后根日平均生长速率,野生型为3.19 mm/d,突变体sad2-2为4.57 mm/d,突变体aba3为0.89 mm/d。综合以上结果,ABA超敏感的sad2-2突变体根伸长过程对oryzalin不敏感,对taxol不敏感,ABA合成缺失突变体aba3对taxol敏感,说明ABA的存在影响了拟南芥根的伸长生长。对ABA不敏感突变体的筛选发现abi4对oryzalin敏感。(2)激光共聚焦检测ABA相关突变体的微管列阵,结果如下:sad2-2突变体微管列阵相比于野生型表现较强的绿色荧光,排列较为致密,但排列走向均为与生长轴方向垂直的方向排布,而突变体aba3的微管呈弥散状解聚或倾斜排列。在使用0.3μmol/L oryzalin处理1 h后观察发现野生型微管出现明显解聚,而sad2-2的微管则解聚不明显,突变体aba3则仍呈现弥散状解聚。使用1μmol/L taxol处理1h后观察发现,野生型微管出现典型的呈束状排列的微管列阵,而sad2-2则仍然保持与未处理相似的与生长轴方向垂直的方向排布的列阵,突变体aba3则出现与野生型类似的呈束装排列的微管列阵。对ABA不敏感突变体abi4的观察发现,野生型与abi4突变体微管多数呈横向排列。加入0.3μmol/L oryzalin处理后,野生型微管出现解聚,突变体abi4部分出现斜向排列,大部分仍为横向排列。对abi4突变体下胚轴细胞微管骨架列阵观察发现:对照组中野生型与abi4突变体微管多呈横向排列。加入0.3μmol/L oryzalin处理后野生型微管出现部分斜向(73%)排列的微管,abi4仍多数呈横向排列。taxol处理后野生型多数呈横向排列,abi4出现斜向(67%)排列排列的微管。综合以上结果说明:sad2-2和aba3组中,突变体aba3对oryzalin不敏感,而对taxol敏感,说明内源ABA的含量影响了拟南芥根的伸长生长,并且此过程有微管的参与。ABA不敏感突变体中abi4对oryzalin不敏感。(3)根据TAIR数据库资料(微管结合蛋白MAP18的表达受ABA的调控),采用Real-time PCR技术分析目标蛋白MAP18编码基因的转录水平,选用在MS培养基上生长7天的拟南芥突变体幼苗,使用5μmol/L ABA处理2h后,对其进行了Real-time PCR检测结果如下:突变体abi1,2、abi5、sad2-2和aba3的MAP18基因表达量比野生型分别上调了2.95倍、1.98倍、2.45倍和3.97倍;而突变体abi4的MAP18基因表达量比野生型下降了,为野生型的0.6倍。ABA处理后野生型为对照组野生型的0.49倍,突变体abi1,2、abi5、sad2-2和aba3的MAP18基因表达量分别为对照组野生型的2.82倍,1.89倍,2.13倍和2.50倍;突变体abi4的MAP18基因表达量为对照组野生型的0.51倍。综合以上表型、细胞学以及Real-time PCR检测的测定结果,我们认为:ABA和MTs之间在调控拟南芥根尖和下胚轴生长过程中存在互作。并筛选出微管结合蛋白MAP18和ABA信号转导过程中的转录因子ABI4是可能的参与下游信号转导的影响因子。为进一步寻找ABA和微管共同参与调控植物生长发育的互作的机制及关键因子提供线索。