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小麦是重要的农作物之一,小麦花粉的育性直接决定着小麦的产量,研究小麦花粉发育的分子机理不仅能为小麦雄性不育的研究提供理论基础,还能为提高小麦育性打下基础。关于花粉败育机理的研究在拟南芥当中已经取得了突破性的进展。然而,对K型雄性不育花粉败育关键基因及败育机理的研究尚不明确。本研究利用K型雄性不育系小麦作为研究材料,采用同源克隆的方法,成功克隆出了两个与花粉育性相关的转录因子,分别将其命名为Ta TDR-Like(Ta TDRL)和Ta MYB103。相关研究结果如下:1.Ta TDRL是编码557个氨基酸的转录因子,Ta MYB103则是编码352个氨基酸的转录因子。通过酵母自激活活性的检测发现,Ta TDRL和Ta MYB103都具有自激活活性。通过亚细胞定位和共定位实验分析,二者均定位在细胞核中,具有转录因子的特征。进行进化分析后发现,Ta TDRL基因在拟南芥中同源基因为At AMS(Arabidopsis thaliana,ABORTED MICROSPORES),水稻中为Os TDR(Oryza sativa,TAPETUM DEGENERATION RETARDATION);Ta MYB103在拟南芥中同源基因为At MYB103,水稻中为Os MYB103。对其表达模式进行研究后我们发现,二者均特异性地在花药中表达。2.酵母单杂交实验表明Ta TDRL和Ta MYB103皆可以与TAA1基因(T.aestivum Anther 1)的启动子相结合。在花药发育的不同时期,TAA1与Ta TDRL和Ta MYB103的表达量表现出相同的变化趋势,因此TAA1可能作为以上两个转录因子的靶基因,并受到它们的共同促进。通过拟南芥的遗传转化研究其生物学功能时发现,Ta TDRL和Ta MYB103对植物花粉的发育具有促进作用。亚历山大染色结果表明,在二者显性嵌合抑制沉默株系中,花粉大多呈无活力的青蓝色。酵母双杂交实验结果表明Ta TDRL能够通过其C末端与Ta MYB103互作。双分子互补实验进一步验证了二者的相互作用。3.通过分析Ta TDRL基因的启动子序列,发现其中含有多达16个光响应元件。对Ta TDRL在光照或黑暗处理下的表达模式进行分析,发现Ta TDRL的表达量在不同处理条件下呈相反的变化趋势,表明Ta TDRL的转录本水平受到了光照或黑暗的信号调节。通过在拟南芥中进行的转基因实验,发现过表达(Ta TDRL-OX)和显性嵌合抑制沉默(Ta TDRL-EAR)植株叶片颜色明显变浅。使用Image J软件对二周和三周龄叶片的颜色进行定量分析,结果表明Ta TDRL-OE/EAR叶片颜色皆显著浅于野生型。4.对叶片叶绿素含量的测量发现,Ta TDRL-OE/EAR植株叶片叶绿素含量始终显著低于WT。通过q RT-PCR比较了上述三种植株中At PORC(NADPH:protochlorophyllide oxidoreductase C)的转录水平,发现At PORC在转基因株系中的表达量始终低于野生型拟南芥。酵母双杂交验证了At PIF1(PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 1)和Ta PIF1与Ta TDRL蛋白可以相互作用,双分子荧光互补实验进一步验证了这一结果。Ta TDRL和At PIF1的相互作用为Ta TDRL参与叶绿素生物合成提供了额外的证据。Ta TDRL可能是转基因拟南芥中叶绿素生物合成的直接负调控因子。