植物激素生长素在胚胎发生、顶端优势、侧根形成、下胚轴伸长、对光和重力的向性反应、维管组织分化和芽的侧枝分化等方面起着主要调节作用。本实验室之前鉴定到一株在遮荫诱导的下胚轴伸长和向基的生长素运输方面存在缺陷的突变体sav4（shade avoidance 4）。通过观察转基因植物SAV4::SAV4-YFP/sav4中SAV4-YFP的定位,发现SAV4定位在细胞核和向芽侧的细胞膜。通过蛋白结构预测发现 SAV4 包含 ARM（Armadillo repeat domain）和类 TPR（Tetratricopeptide repeat-like）结构域,这两类结构域可以参与蛋白之间的相互作用。本论文中,我们对SAV4的亚细胞定位和功能的联系;SAV4与WAG1负调控根的波动;SAV4影响下胚轴负向重力性的机制三个方面展开研究。第一:我们发现ARM结构域决定SAV4的细胞核定位,ARM和TPR结构域共同决定SAV4的极性膜定位。我们发现转基因植株中失去极性膜定位或细胞核定位的都不能回复sav4在遮荫下的表型,说明SAV4的细胞核和极性膜定位对SAV4在遮荫下的功能非常重要。之前的研究结果表明SAV4蛋白发生了棕榈酰化修饰,我们构建了突变SAV4棕榈酰化位点的转基因植株SAV4::SAV4-M5C-YFP/sav4,发现SAV4-M5C-YFP具有极性膜定位和细胞核定位,也能恢复sav4遮荫下的表型,说明棕榈酰化位点突变不影响SAV4的亚细胞定位和遮荫下的功能。但是我们发现SAV4-M5C-YFP在黑暗处理后,进入液泡降解更快,说明棕榈酰化修饰可能稳定了 SAV4在质膜顶部的定位。第二:前期实验通过酵母双杂筛选出SAV4与WAG1互作。本论文利用酵母双杂实验进一步探究了 SAV4与WAG1互作的结构域,发现WAG1只与全长的SAV4互作。我们也通过Pull down和烟草BIFC实验证明SAV4能够直接与WAG1相互作用。我们发现sav4根波动比野生型更明显,与wag1表型相似,说明SAV4可能和WAG1共同影响根的波动。进一步研究发现wag1突变会导致SAV4极性膜定位减弱,说明WAG1可能影响SAV4质膜顶部的定位。我们通过体外Pull down实验发现WAG1会增强SAV4与PIN2HL（PIN2亲水环）的互作;并且利用酵母双杂实验证明了 WAG1可能不是通过对PIN2HL的磷酸化修饰增强其与SAV4的互作。此外本论文利用Pull down实验验证了 WAG1与PIN2的互作,并且发现SAV4不影响两者的互作。综合上述结果,我们推测WAG1可能通过影响SAV4的定位以及SAV4与PIN2的互作影响生长素的分布和根的发育。第三:前期酵母双杂实验显示SAV4与PGP19C（PGP19末端细胞质游离片段）互作。本论文中,我们通过烟草BIFC实验证明SAV4能与PGP19C的互作。sav4的下胚轴在黑暗条件下由于生长素在下胚轴的不对称分布会出现弯曲表型,重力刺激后会导致下胚轴的负向重力反应增强,我们发现pgp19具有与sav4突变体相似的表型。我们推测SAV4通过影响PGP19的功能,来调节生长素在下胚轴的横向运输。为了检测SAV4与PGP19在遗传学上是否有相互作用,我们进一步检测了sav4pgp19在黑暗处理后的表型,发现双突变体中下胚轴的弯曲程度比sav4、pgp19单突更强,重力刺激后sav4pgp19下胚轴的负向重力性也比单突更明显,这表明SAV4除了影响PGP19外,可能还会通过其它蛋白影响下胚轴中生长素的分布。本论文中发现sav4负向重力性增强与PIN3在重力响应过程中的极化有关。sav4突变体中,重力刺激引起的PIN3极化的恢复减缓,导致重力刺激后产生过度弯曲表型。