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类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)是植物体内非常重要的一类跨膜蛋白激酶,一般来说由膜外配体结合结构域、跨膜区以及膜内激酶结构域这三部分组成。其能够通过底物磷酸化的方式将胞外配体信号传递至胞内,在细胞与细胞间和细胞与环境间的交流中起作用。在拟南芥中存在至少610个RLKs(包括RLCKs,Receptor-like cytoplasmic kinases),根据它们膜外结构域的特征划分为15个亚家族。其中,富含亮氨酸重复类(Leucine-rich repeat,LRR)RLKs是最大的一支,拥有至少223个成员,因膜外特征结构域含LRR而得名。SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASEs(SERKs)属于 LRR-RLKs,在拟南芥中有5个成员,分别为SERK1-5。DcSERK最初是在研究胡萝卜的体细胞胚胎发生过程中发现的一个标记基因,当时用来标记愈伤组织中的胚性细胞,是细胞胚性的指示基因。目前的研究显示SERKs功能具有多样性,能够作为共受体在油菜素类固醇(Brassinosteroid,BR)信号转导、花药发育、细胞死亡以及植物不同先天免疫途径中发挥重要作用。基因表达模式分析结果表明,SERK1在胚胎发育的各个阶段都有表达,这暗示它可能在胚胎发育过程中具有重要作用,然而这方面的研究一直没有进展。为了研究SERKs在拟南芥胚胎发育过程中的功能,本文通过杂交得到了serks的一系列多重突变体,其中serk1 serk2 serk3 serk4四重突变体胚胎是致死的,同时serklserk2serk3三重突变体胚胎发育迟缓并畸形,这些结果有力地证明了 ERKs确实在胚胎发育过程中起着不可或缺的作用。本文首先详细阐述了serk1 serk2 serk3 serk1 serk2 serk3 serk4的胚胎发育过程,并分析了SERK 的表达模式。结果显示,serk突变体的胚胎差异最初发生在32细胞原胚时期,此时胚根原细胞(Hypophysis,Hy)异常增大并提前分裂。之后各组织原基发育迟缓,并表现出子叶和下胚轴极度缩短的表型。在顶细胞系中,SERKs最初表达于32细胞原胚时期,并在心形胚之后的各原基中表达,在原表皮层、子叶原基和维管组织原基部位尤为强烈。在突变体中互补SERK1和SERK3均能抑制serk1 serk2 serk3的胚胎表型,从而表明serk1 serk2 serk3胚胎畸形确实是由SERKs缺失造成的。其次,为了在分子水平上进一步对突变体胚胎进行研究,本文分析了胚胎标记基因在突变体中的表达模式。结果显示,WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5(WOX5)在serklserk2 serk3胚胎的维管组织原基部位发生了异位表达;PLETHORA 1(PLT1)在原表皮层中的表达显著下调,而PIN-FORMED 1(PIN1)发生了上调表达。WOX5和PLT1都是维持干细胞活性的重要基因,因此突变体维管组织原基的分化程度更低,而原表皮层更加特化;PIN1是植物生长素的运输载体,因此其变化预示着生长素在突变体胚胎原表皮层的运输发生了改变。最后,为了进一步揭示SERKs调控胚胎发育的分子机理,本文还研究了 SERKs介导的信号通路。虽然SERKs作为共受体介导BR信号,但是BR受体完全缺失突变体bril-701 brl1 brl3的胚胎没有类似于serk1 serk2 serk3的表型,而且在serk1 serk2 serk3胚胎中发生表达变化的标记基因在bri1-701 brl1 brl3中并没有发生相应的变化,这表明SERKs调控胚胎发育的功能独立于BR信号途径。本文的研究还表明,SERKs可能作为受体激酶GASSHOs(GSOs)的共受体在胚胎中调控原表皮层的发育,而细胞内的丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPK)途径承接 SERK 信号,调控子叶和胚轴的发育。