根是植物生长发育过程中的重要器官,根毛作为根的重要组成部分,对于水分、养分的吸收具有关键的作用。根毛由根尖表皮细胞特化形成,拟南芥根尖表皮细胞的发育作为一个简单的模型被广泛地运用于植物根毛分化和发育的研究。已有研究表明,拟南芥根表皮细胞分化遵循位置决定模式,即位于两个相邻皮层细胞间隙上方的表皮细胞发育成为根毛细胞（H细胞）,而位于一个皮层细胞上方的表皮细胞发育成为非根毛细胞（N细胞）;这种位置决定模式是由一系列转录调控网络控制的,其中Myb-b HLH-WD40为最核心的转录调控复合物,WD40小蛋白由TRANSPARENT TESTA GLABRA1（TTG1）基因编码。本研究以少根毛突变体cpc-1为背景,利用EMS诱变的方法筛选得到双突变体cpc-1 ttg1-23;然后结合传统的遗传分析和全基因组重测序方法定位到ttg1-23突变基因的位置,并运用分子生物学手段对突变基因进行验证和功能分析,拟进一步解析作物根毛分化发育的机制。本主要结果如下:1.双突变体cpc-1 ttg1-23几乎没有根毛,且相对于cpc-1突变体,cpc-1 ttg1-23双突变体中GL2::GUS的表达量显著升高。单突变体ttg1-23突变体没有明显的表皮细胞发育缺陷,GL2::GUS表达模式也与野生型相似;与其他已报道的ttg1突变体相一致,ttg1-23突变体表现种皮色素积累减少、叶片表皮毛数量减少、幼苗下胚轴色素形成减少的表型。ttg1-23突变位点为第五染色体8293270位置上一个由G到A的单碱基突变,位于TTG1（AT5G24520）基因外显子中,致使TTG1蛋白的第197个氨基酸由丝氨酸突变成为苯丙胺酸（S197F）。2.突变体ttg1-24（与ttg1-23来自于同一EMS遗传筛选过程）其根毛表型、表皮毛表型以及色素积累表型与ttg1-23相似,且也能够增强cpc-1的表型。ttg1-24中TTG1基因的第339个密码子包含一个由C到T的碱基替换,使得靠近TTG1蛋白C末端的亮氨酸突变为苯丙胺酸（L339F）。3.酵母双杂实验结果显示,ttg1-23和ttg1-24突变体中的TTG1蛋白与GL3 b HLH蛋白的互作能力减弱。这表明ttg1-23和ttg1-24突变体中单个氨基酸的突变能够影响TTG1与GL3蛋白质之间和结合,降低Myb-b HLH-WD40复合物的调控效力,从而导致根尖表皮细胞分化类型的改变。亚细胞定位实验结果发现,融合蛋白TTG1::TTG1（ttg1-23）-EYFP和TTG1::TTG1（ttg1-24）-EYFP蛋白与TTG1（WT）-EYFP蛋白相似,都能够在H位置和N位置的所有表皮细胞的细胞质中被检测到。这表明ttg1-23和ttg1-24突变体中单个氨基酸的改变并不影响其蛋白在表皮细胞中的表达、积累及定位。双突变体try ttg1-23,etc1 ttg1-23,try ttg1-24和etc1 ttg1-24相对于各自的单突变体try、etc1、ttg1-23和ttg1-24,根毛的数量没有明显减少,这表明ttg1-23和ttg1-24不能增强try和etc1突变体的根毛表型。4.强突变体（ttg1-1和ttg1-13）的根毛显著增多,抑制cpc-1的表型;而弱突变体（ttg1-9,ttg1-23和ttg1-24）的表型相似,都能够增强cpc-1的根毛表型,但是各自的单突变体没有明显的根表皮细胞分化缺陷。ttg1突变位点差异地调控下游靶基因的表达。强突变体（ttg1-1和ttg1-13）中GL2基因的转录水平显著降低,而弱突变体（ttg1-9,ttg1-23和ttg1-24）中表现相对正常的GL2表达水平。即使CPC的转录水平在各ttg1突变体中都降低,但是与强突变体相比,弱突变体具有相对高的CPC RNA含量。5.本研究鉴定到TTG1基因两个新的等位突变体,ttg1-23和ttg1-24,与已知的ttg1突变体表型有显著差异,为TTG1基因的功能提供了新的认识。ttg1-23和ttg1-24通过差异性地调控下游基因的表达,实现其与已知突变体功能的差异;同时,ttg1-23和ttg1-24突变位点降低了TTG1与GL3蛋白之间的结合能力,从而使得表皮细胞分化命运的改变。此外,ttg1-23和ttg1-24单突变体的根毛发育没有明显缺陷,cpc-1单突变体仅部分抑制根毛的形成,而cpc-1 ttg1-23和cpc-1 ttg1-24双突变体几乎完全抑制根毛的发育,这表明表皮细胞的发育受多基因共同控制,是一个复杂的调控过程。作物根、特别是根毛的正常发育直接关系着作物的生长发育、抗病抗逆与产量高低,本研究以拟南芥作为模式植物发现了影响根表皮细胞发育的新等位基因,进一步解析与完善了植物根毛生长发育的机制,这可为挖掘控制玉米等作物根毛细胞发育相关基因提供重要的理论依据和技术支持。