本研究从EMS诱变的拟南芥库中筛选得到一株Landsberg生态型可以稳定遗传的拟南芥(Arabidopsis thaliana)花器干细胞调控的新型突变体,暂命名为a810,以此为材料进行了植株生长形态特征鉴定,并开展了基于Illumina HiSeqTM测序基础上的突变基因预测、候选及候选基因的克隆和相关生物学功能研究。取得了以下研究结果:1.将a810突变体多代种植观察其形态特征,发现植株花序前期发育的小花表现出雄蕊部分不育、心皮短小或发育成三心皮果荚,有的在心皮内发育出带雄蕊、心皮(花器官内两轮)的不完全花器官组织的同源转换突变(homeotic mutation)性状。该突变性状与kun突变体或mi RNA、AGO相关突变类似,表现典型的花器干细胞调控特征,但与miRNA和AGO相关的突变表型明显不同是其后期花序和花器官生长正常,基因克隆已排除了KNU基因的突变。因此,该突变体可能是一株新的花器干细胞调控突变体。为鉴定a810突变体中的突变基因,建立用于Mutmap测序的拟南芥样本池,构建测序文库,利用Illumina HiSeqTM技术的基因组重测序,筛选出3个候选基因:hypothetical protein BpHYR1＿022900、AT2G41490、AT3G47940;经过分析我们选择其中的热激蛋白AT3G47940(AtHSP)基因,开展基因的克隆及生物学功能研究。2.为验证AtHSP基因在a810突变体中的生物学功能,根据GenBank收录的拟南芥AtHSP基因序列,设计特异性引物采用同源重组克隆法克隆拟南芥Landsberg(Ler)生态型的AtHSP基因,构建35S::AtHSP组成型表达载体和AtHSPpro::AtHSP特异性表达载体,转化a810突变体,对转基因植株抽薹开花期花器官及果荚(心皮)的形态特征观察表明:无论是组成型表达(35S::AtHSP)还是特异性表达(AtHSPpro::AtHSP),a810突变体性状在转基因植株中无明显改变,说明在T0代At HSP没能实现对a810突变体的互补效应。值得关注的是随后对T1、T2、T3代转基因植株花序前期果荚的连续观察发现,前期果荚突变性状随种植代数的增加逐渐得到恢复,三心皮果荚及心皮内发育出的不完全花器官性状逐代减少,短小的心皮也逐渐恢复正常,花器官异位表达的现象近乎消失。3.通过对AtHSP基因启动子元件分析,选择热激响应、ABA、MeJA等元件,同时通过构建At HSP启动子的GUS基因报告载体转化拟南芥Ler,从启动子角度对AtHSP的生物学功能进行分析。结果表明:(1)通过设计不同时间段的40℃热激、不同浓度的ABA、MeJA结合40℃热激等处理,发现40℃热激使a810发芽率明显低于Ler,且根及下胚轴随热激时间增加其生长受到抑制并短于Ler,a810/Ler的发芽率、植株幼苗的根长等分别呈显著或极显著差异。热激和ABA的共同作用对a810/Ler种子的萌发有显著的抑制作用,其中a810所受的抑制更为明显,二者的发芽率呈极显著差异,当ABA浓度为0.05μmol/L,未经热激处理的a810/Ler种子其发芽率明显高于不添加ABA和添加较高浓度ABA的发芽率。同时,随着ABA浓度的递增幼苗及根的生长逐渐受到抑制,相同生长条件下a810的幼苗长势和根的平均长度均弱或低于Ler。3个温度条件下a810/Ler种子发芽率均随MeJA浓度的升高逐渐上升,其中相同浓度的MeJA处理,28℃下二者的发芽率显著高于23℃和40℃的处理;经40℃热激的a810/Ler其发芽率虽随MeJA浓度的升高略有上升,但二者因受热激影响,使其远低于28℃条件下的发芽率。同时,较低浓度的MeJA在3种温度条件下均有助于a810/Ler幼苗根的生长且28℃条件下促进作用更大,但经40℃热激处理后,对照和不同浓度MeJA作用下的a810和Ler幼苗根长均存在显著差异。(2)通过对a810及Ler早期花序成熟花粉的碘化钾染色观察,统计Ler花粉的可育率达95.05%,而a810突变体花粉可育率仅为38%。表明a810突变体前期果荚不育可能与花粉育性相关,推测可能是a810突变体中AtHSP基因的突变而造成部分花粉育性降低,进而影响其胚珠的正常受精而引起种子的败育。(3)克隆了长度分别为2782 bp、2052 bp、1643 bp的AtHSP基因的特异性启动子序列,分别构建了AtHSPpro::GUS特异性报告载体并转化拟南芥。GUS染色观察表明基因在第4、5位果荚处(种子胚乳)及成熟花粉中有微弱表达。该结果与我们预测的基因表达谱基本相符。