荠菜(Capsella bursa-pastoris)十字花科芸苔属一年生草本植物,与同属十字花科的拟南芥(A rabidopsis thaliana)在遗传背景和生理特性方面具有较强的相似性,但二者的心皮和果荚形态则具有十分明显的差异：荠菜果荚为二心15皮发育成的心形结构短角果,而拟南芥为柱形形态的长角果。鉴于生长素在植物器官的建构中具有重要的作用,因此推测生长素在二者的心皮的发育过程中时空上的差异分布,调控细胞分裂不同的方向和频次,最终造成了二者心皮形状的差异。本研究利用生长素特异启动子DR5,与绿色荧光蛋白基因GFP进行分子重组,构建了植物表达载体pBI121-DR5::GFP。作为生长素特异性报告系统DR5::GFP转化野生型荠菜,通过卡那霉素筛选及分子检测,得到了转基因荠菜植株。在转基因荠菜开花期,利用荧光显微镜对其心皮发育过程进行了荧光观察。结果显示荠菜柱头有高强度荧光信号,这说明荠菜柱头存在着高浓度的生长素,维持着心皮中生长素的顶-基端的极性分布：在成熟花药、花粉及珠被内层细胞也表现出极强的荧光信号；这些特性与模式植物拟南芥中的结果一致。但在荠菜早期心皮的两侧上端观察到比中间部分较强的荧光信号,即生长素表现出明显的侧向分和极性,这与拟南芥心皮有着明显的差异。据此我们推测在荠菜心皮的形态建成中,除存在生长素顶-基端的极性分布外,还存在着生长素的两侧极性分布,使细胞维持一定的横向分裂,最终促使心形的短角果形态得以形成。生长素极性分布调控植物对光、重力等向性反应,而生长素输出载体PIN3是参与这一响应过程的关键基因。因此我们采用同源扩增方法,克隆了荠菜PIN3基因cDNA。结果表明该基因编码区全长1950bp,可翻译成649个氨基酸。生物信息学分析表明：荠菜PIN3蛋白基因与拟南芥PIN3基因具有极高的同源性；荠菜P1N3蛋白在等电点、分子量及成熟蛋白大小上与拟南芥PIN3蛋白相差无几,同样也具有保守跨膜结构域,说明了二者在在功能上具有很强的一致性；但在关键位点上也存在着不同之处,说明二者在功能方面也存在着差异性。关于荠菜PIN3表达调控和PIN3蛋白的分布尚有待深入研究。只有进一步揭示荠菜心皮发育中生长素两侧极性分布的分子机理,才能从分子水平揭示短角果形态建成的分子生物学过程。