细胞分裂素是一类较活跃的植物激素,具有广泛的生物学活性,不仅在调节细胞增殖和分裂中起着至关紧要的作用,并且控制着植物生长发育的各个阶段,如延缓衰老,控制芽/根平衡,营养信号转导,农作物增产等。细胞分裂素的糖基化是细胞分裂素的重要修饰方式,细胞分裂素的糖基化主要有O-糖基化和N-糖基化两种形式。一般来说,细胞分裂素的N-糖基化使该激素永久失活,激素的活性无法逆转；而O-糖基化使激素暂时失活,在一定条件下可通过去糖基化而恢复细胞分裂素活性。细胞分裂素的两种糖基化修饰对细胞分裂素在植物体内的动态平衡起着重要作用。细胞分裂素的糖基转移酶是催化其发生糖基化反应的酶。在以前的研究中,通过体外生化实验从拟南芥中已经鉴定细胞分裂素的2个N-糖基转移酶基因和3个O-糖基转移酶基因,但这些糖基转移酶在植物体内的作用和生理学意义仍不清楚。本论文选取一个活性较强的O-糖基转移酶基因UGT85A1,以模式植物拟南芥和烟草为实验材料,分析了该基因的突变体和过表达体在植株形态、生理等方面的特征,同时利用GUS报告系统分析了UGT85A1基因表达的组织特异性、发育阶段特异性,利用GFP报告系统分析了糖基转移酶UGT85A1在细胞内的定位。研究结果为进一步了解细胞分裂素O-糖基化修饰的生理学意义奠定了一定的基础。本论文的主要研究结果有以下几个方面：1.鉴定了拟南芥突变体纯合体,并与野生型拟南芥进行比较。正常生长条件下,拟南芥突变体与野生型无明显表型差异。在添加外源细胞分裂素的培养基上,突变体在根长、侧根数目、叶绿素含量、细胞分裂素及糖苷含量等形态和生理指标上与野生型相比也未出现显著差异。2.构建了植物过表达载体35Spro::UGT85A1,并通过农杆菌介导的基因转化方法在烟草和拟南芥中过表达,比较了过表达体与野生型植株的形态与生理学特征。在正常生长条件下,拟南芥过表达体与野生型相比无明显表型差异。在添加反式玉米素(tZ)的培养基中培养时,发现拟南芥过表达体与野生型相比表现出对细胞分裂素相对不敏感的特征,如主根延伸较长、侧根数目较多、叶绿素含量较低等。测定了正常生长条件下植株的细胞分裂素及其糖苷含量,结果表明,尽管拟南芥过表达体与野生型相比游离态细胞分裂素含量没有显著差异,但是反式玉米素O-糖苷含量显著增加,约为野生型拟南芥的4～6倍。实验结果说明UGT85A1基因在植物体内发挥着细胞分裂素O-糖基化修饰的作用。过表达转基因烟草表现出早开花、茎杆较细、腋芽和侧枝较多等生长表型。过表达转基因烟草离体叶片在暗处保存1周后,其叶绿素含量比野生型明显降低。在梯度浓度反式玉米素的培养基上进行烟草叶盘的组织培养实验,发现过表达转基因烟草的再生芽分化能力比野生型烟草明显降低。以上过表达体的分析结果说明了UGT85A1基因在植物体内的作用是对细胞分裂素进行O-糖基化修饰,造成细胞分裂素失活,并参与植物对细胞分裂素的响应。3.对UGT85A1pro::GUS拟南芥转化体进行了GUS染色,研究了UGT85A1基因的表达模式。发现UGT85A1主要在萌发时的种子以及幼苗时期表达,表达部位集中在子叶、下胚轴、主根基部及根尖。另外,UGT85A1也在处于发育中后期的胚中表达。实验结果说明了该基因的作用具有组织和发育阶段的特异性。4.构建了UGT85A1与GFP的融合表达载体,用基因枪法转化洋葱表皮细胞,观察到UGT85A1的酶蛋白定位在细胞质和细胞核中,说明了该酶在细胞内发挥作用的部位。通过以上对细胞分裂素O-糖基转移酶基因UGT85A1的研究,了解到该基因的糖基化修饰作用对植物体内细胞分裂素含量的动态变化有一定影响,同时也影响到植物对细胞分裂素的响应,加深了对植物体内的糖基化修饰调控细胞分裂素活性水平的理解。同时,研究结果对于比较细胞分裂素O-糖基化修饰与N-糖基化修饰的不同作用提供了参考数据。由于细胞分裂素代谢调控的复杂性和时间关系,对转基因植株在某些方面的分析还不够深入,还有待做进一步研究。