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高等植物经过双受精过程产生二倍体的胚胎和三倍体的胚乳，二者构成了植物种子的主体部分。虽然目前已经有很多关于合子激活和合胞体胚乳发育的研究工作，但是人们仍然不清楚调控该过程的分子机制。为了研究植物合子第一次分裂的启动机制，本实验室构建了一个拟南芥EMS诱变群体，并从中筛选得到十几个胚胎发育停止在合子期的突变体。其中，突变体zygote-arrest1（zyg1）表现出合子期胚胎败育和胚乳核分裂不同步的表型。图位克隆结果显示，ZYG1编码后期促进复合体（anaphase promoting complex/cyclosome，APC/C）的一个亚基APC11。本论文从遗传学、细胞学以及生化活性等方面对APC11进行了系统分析，对APC/C复合体在拟南芥合子激活以及胚乳核同步化过程中可能的调控机制进行了研究。 利用转基因互补实验发现APC11-SV40-3xGFP构建能够互补zyg1突变体的表型，继而用该转基因植株观察APC11基因的表达模式，发现父母本来源的APC11-SV40-3xGFP基因在受精前的配子体以及受精后的胚胎胚乳发育过程中都有表达。体外生化实验证明，APC11具有泛素连接酶活性，并且能够泛素修饰细胞周期蛋白Cyclin B1;1(CYCB1;1)并促进其降解。胚珠GUS染色结果显示，CYCB1;1D-box-GUS信号在zyg1突变体胚珠中大量累积。遗传分析发现，过量累积不被降解的CYCB1;1Dbox的合子会出现败育的表型。APC/C复合体其它两个亚基APC1和APC4的突变体同样出现合子期胚胎败育和胚乳核分裂不同步的表型，与zyg1突变体的表型一致。上述研究结果表明，APC/C复合体通过调控CYCB1;1的降解启动合子的分裂。 与zyg1突变体的胚乳表型相似，APC/C复合体激活子Cell Cycle Switch protein52A1(CCS52A1)和Cell Cycle Switch protein52A2(CCS52A2)的双突变体同样呈现胚乳核不同步分裂的表型。通过在胚乳中表达不被降解的CYCB1;1Dbox蛋白，并对该转基因植株进行表型分析发现，胚乳中同样会产生胚乳核分裂异常的表型。利用RNA interference(RNAi)技术在幼苗中下调APC11基因的表达量会在气孔和下胚轴中产生多核细胞并且其中的细胞核处于不同的细胞周期。体外泛素修饰实验显示，APC11能够泛素化修饰细胞周期蛋白CyclinH;1(CYCH;1)。蛋白质互作实验发现，CYCH;1能够和APC/C复合体的亚基APC10相互作用。为进一步研究APC/C复合体的调控机制，利用烟草叶片双分子荧光互补实验发现，细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖激酶以及APC/C复合体之间存在相互结合。基于上述实验结果，APC/C复合体可能通过降解细胞周期蛋白参与调控拟南芥早期合胞体胚乳核同步化分裂。 序列比对分析显示，APC11基因的cDNA与拟南芥基因组数据库的注释信息不一致。为了确定APC11基因的外显子序列，本课题构建了一系列不同碱基替换的APC11基因融合核定位信号以及荧光报告基因的载体并转化拟南芥原生质体。荧光信号检测以及转录本序列测序结果显示，拟南芥APC11基因含有一个单碱基外显子。进一步利用水稻原生质体和烟草叶片瞬时表达体系研究发现，该单碱基外显子在水稻和烟草中都能够被准确剪切识别。 综上所述，本课题研究发现，在拟南芥合子激活和合胞体胚乳核同步化分裂过程中，APC/C复合体作为一个重要的细胞周期调控因子通过调控细胞周期蛋白降解从而发挥重要的调控作用。同时，体内转录水平和翻译水平的检测结果说明，拟南芥APC11基因含有一个有功能的单碱基外显子，并且该单碱基外显子的剪切加工机制同样存在于其它双子叶和单子叶植物中。