在显花植物的授粉受精过程中,成熟的花粉落到雌蕊柱头上,与柱头细胞相互识别,进而激发花粉水合并萌发出花粉管,花粉管侵入柱头细胞后朝着雌蕊中的胚珠进行极性生长,经雌蕊的引导组织和珠柄到达胚珠,进入胚囊并爆裂释放出两个精细胞进行双受精。花粉管进入胚囊后,与胚囊中的助细胞互作诱导花粉管爆裂释放精细胞的过程称为花粉管接受(pollen tube reception),该过程是植物完成有性生殖的一个重要环节。已有研究发现分别来自花粉管和助细胞的组分参与调控这一过程,但目前对调控这一过程的分子机制还不清楚。我们研究组前期的工作发现将在花粉管中表达的三个MYB转录因子同时突变,所产生的.myb97myb101myb120三元突变体花粉管进入胚囊后不能停止生长、也不能爆裂释放精细胞,导致不能进行双受精,表明MYB97, MYB101和MYB120参与调控花粉管接受过程。本文旨在在前期研究工作的基础上,利用基因表达谱分析、遗传分析、蛋白-DNA和蛋白-蛋白互作分析等方法鉴定MYB97, MYB101和MYB120的下游基因,深入揭示MYB97, MYB101和MYB120调控花粉管接受的分子机制。花粉表达谱的芯片分析数据显示,与野生型花粉相比,在myb97myb101myb120三元突变体花粉中有24个基因的表达量受到了显著的影响,其中8个基因的表达水平显著下调,16个基因的表达水平显著上调。进一步利用Real-Time PCR技术验证了其中4个表达上调的基因在myb97myb101myb120中的表达量较野生型的明显上升；4个表达下调基因在该三元突变体中的表达量较野生型明显下降。利用PLACE软件分析这些基因启动子区的序列特征发现,7个基因的启动子区含有可被MYB转录因子结合的MYBGAHV顺式作用元件。通过EMSA实验证明了MYB101能特异结合表达下调的3个基因(NAC105、HIR2和CAP1)启动子区的MYBGAHV顺式作用元件,暗示NAC105、HIR2和CAP1可能为MYB101下游的候选靶基因。但遗传分析结果显示,nac105、hir2和capl突变体都未表现出与myb97myb101myb120相同或相似的表型,推测植物体内还可能存在与这些候选基因功能冗余的基因。CAP1蛋白属于一个有22个成员的CAP亚家族,系统进化树和基因表达谱分析表明,CAP3和CAP4与CAP1具有较高的氨基酸序列相似性,三个基因均在花粉中表达,它们在myb97myb101myb120突变体中的表达量较野生型显著下降。EMSA实验证明了MYB101蛋白可以结合CAP3和CAP4基因启动子区的MYBGAHV顺式作用元件,表明CAP3和CAP4有可能为MYB101下游靶基因。突变体互补实验分析显示,利用MYB101的启动子在.myb97myb101myb120中表达CAP3或CAP4可以显著地提高该突变体的结实率,进一步表明CAP3和CAP4可能参与调控花粉管接受过程。CAP1、CAP3和CAP4基因均编码富含半胱氨酸的分泌型蛋白(cysteine-rich secretory proteins)。通过质壁分离实验可观察到CAP3-GFP融合蛋白可分布到洋葱表皮细胞的细胞壁上,暗示CAP3蛋白可被分泌到质膜外。荧光漂白恢复实验表明,CAP3-GFP融合蛋白可以被运输到花粉管的顶端。上述结果表明CAP3具有被从花粉管的顶端分泌到胞外发挥功能FERONIA是已被广泛报道的来自助细胞的质膜受体激酶,是花粉管接受的重要调控因子。微量热泳动实验结果显示CAP蛋白在体外能与FERONIA结合。酵母双杂交实验结果也表明CAP蛋白可以与FERONIA的胞外域结合。上述结果为CAP与FERONIA之间的相互作用提供了一定的实验证据。综上所述,本论文分离鉴定到调控花粉管接受过程的MYB97、MYB101和MYB120转录因子的10个下游基因,其中CAP3和CAP4基因与MYB基因的功能相关。对CAP3和CAP4编码的分泌蛋白与FERONIA类受体激酶之间的互作分析,为进一步揭示分别由花粉中MYB转录因子和由助细胞中FERONIA所介导的花粉管接受的分子机制以及二者之间的联系提供了新的实验数据和线索。