硼是植物生长发育所必需的微量营养元素。硼广泛参与了植物体内的各种生理生化过程。目前已经从拟南芥等植物中鉴定出多个硼吸收转运基因,但是关于植物抗缺硼胁迫的分子机制和途径依然不清楚。在我们前期研究获得拟南芥抗缺硼特异的lbt突变体基础上,本文系统地研究了lbt突变体在缺硼条件下的植株生长、根系形态、硼吸收累积,激素含量变化、淀粉和胼胝质累积等生理生化变化。进而开展了lbt突变体抗缺硼基因的定位、克隆和功能研究。获得的主要结果如下:（1）lbt突变体抗缺硼胁迫的生理生化机制利用平板培养体系鉴定lbt突变体在缺硼条件下的表型,和野生型Col-0相比,lbt突变体地上部鲜重和根长均显著大于Col-0,叶片卷曲轻微,叶面积显著大于Col-0。根系形态分析结果表明,缺硼条件下lbt突变体的主根长、根尖数和根尖非根毛区都显著大于Col-0,但根尖的根毛密度显著低于Col-0。在暗培养条件下,lbt突变体的下胚轴长显著长于Col-0。无论在正常硼还是缺硼条件下,lbt突变体和野生型Col-0中硼吸收转运相关基因的表达和硼浓度均没有显著的差异缺硼。缺硼时lbt突变体根中ABA的含量显著高于Col-0,而IAA则没有差异。lbt突变体和Col-0在缺硼条件下淀粉粒的累积存在显著差异,同时Col-0在根尖产生的胼胝质显著高于lbt突变体缺硼。这些研究结果说明,lbt突变体抗缺硼的机制与硼吸收转运没有直接的关系,可能是通过胼胝质、淀粉和ABA合成代谢的变化而引起的。（2）lbt突变体抗缺硼QTL的定位以拟南芥lbt突变体和重组自交系Cs1909为亲本,杂交组合得到F2遗传群体,以缺硼条件下主根长为抗缺硼表型指标,研究发现lbt突变体的抗缺硼性状由一个隐形基因控制。对该F2群体单株进行全基因组重测序,分析检测到102,283个可用于构建遗传连锁图的aa×bb型SNP位点,共组成620个bin标记进行作图,获得一个包含4个连锁群的高密度遗传连锁图。以此为基础,同样以缺硼条件下的主根长作为抗缺硼表型,定位lbt突变体的抗缺硼QTL,结果在第四染色体10.4-14.8 Mb区间检测到一个QTL,解释抗缺硼表型变异为75.1%。在这个区间内共有1,324个基因,但没有已报道的硼吸收转运相关的基因。（3）lbt突变体抗缺硼候选基因的克隆利用MutMap技术预测候选基因。从lbt突变体与Col-0杂交得到的F2群中鉴定极端抗缺硼和极端缺硼敏感的纯合单株,构建DNA混合池。全基因组重测序分析后获得到一个SNP-Index=1的纯合SNP位点,该位点位于上述定位的抗缺硼QTL区间内。进一步分析发现,该位点位于编码Apyrase的At4g19180（APY7）基因的第一个外显子中,并引起一个保守的半胱氨酸（C）突变为精氨酸（R）。突变前后蛋白的理化性质分析结果显示,该位点氨基酸突变后,会引起蛋白质理化性质及三级结构的部分改变。（4）拟南芥APY7基因的功能研究利用APY7的T-DNA突变体（apy7-1）及其恢复株系,超表达株系和GUS组织特异表达株系,研究发现,APY7转入lbt突变体中其表型恢复到Col-0状态,表现为缺硼敏感,而apy7-1突变体的表型与lbt突变体一致,表现为抗缺硼的表型,由此确认APY7为导致lbt突变体表型的目标基因。定量结果显示,APY7在拟南芥根和地上部都有表达,尤其是在根尖表达更明显,这与根尖胼胝质的变化一致,但其表达量不受外界硼浓度的影响。通过对APY家族的分析发现,APY7与家族其它成员之间的同源性很低,而APY1的突变体apy1-1对缺硼的反应比Col-0更敏感。说明APY家族可能与植物响应缺硼的机制有着密切关系,需要我们进一步研究。综上所述,本研究以拟南芥抗缺硼特异的lbt突变体为材料,发现该突变体是不依赖硼吸收转运的新型突变体,由单位点隐性基因控制,克隆获得该缺硼基因为APY7,编码Apyrase蛋白,lbt的抗缺硼功能可能与胼胝质合成代谢有关。