高等植物的生活周期包含二倍体的孢子体世代和单倍体的配子体世代。配子体的发生和受精的完成使世代交替得以实现。拟南芥雄配子体（花粉）的发育起始于花粉母细胞。二倍体的花粉母细胞经减数分裂产生四个单倍体的小孢子（称为四分体）。小孢子经过一次不对称分裂(pollen mitosis I，PMI)，产生一个大的营养细胞和一个小的生殖细胞，营养细胞不再分裂，而生殖细胞再进行一次对称的有丝分裂(pollen mitosisⅡ，PMⅡ)，产生两个大小相等的精细胞。因此，成熟的拟南芥花粉为三细胞花粉，包含一个营养细胞和两个精细胞。花粉发育经历了细胞的分裂、分化和细胞命运决定等基本的生命过程，且花粉的细胞类型简单、细胞为单倍体，因此常作为植物细胞周期研究的模型。　　我们以拟南芥花粉发育突变体binucleate pollen1（bnp1）为研究对象，对花粉发育过程中的细胞周期调控机理进行研究。在bnp1杂合突变体中，约有20％的花粉为二核花粉，仅含有一个营养核和一个生殖核。在这些二核花粉中，生殖细胞DNA复制进程缓慢而不能进行PMⅡ，使细胞周期发生停滞，产生只有两个细胞的花粉。bnp1花粉的活力、花粉管的萌发和生长能力都比野生型明显降低。　　BNP1基因主要集中在细胞分裂旺盛的部位以及雌、雄配子和胚胎中表达。而BNP1蛋白在细胞质和细胞核中均有分布，在细胞核中，BNP1蛋白的分布随细胞周期呈现动态变化。　　在BNP1-RNAi转基因植株中，BNP1的表达降低会导致幼苗生长受到严重抑制:植株主根变短，根尖分生区细胞数目明显减少，根尖细胞分裂指数和DNA复制速率都显著降低。在BNP1-RNAi幼苗中，PIN基因表达降低，QC及其周围干细胞的形态及排列均表现异常，说明BNP1不仅影响了细胞的分裂，还可能介导了生长素极性运输、根尖干细胞微环境的维持等。　　BNP1蛋白为D123家族成员，在进化中非常保守。前人研究表明，在酿酒酵母及哺乳动物细胞中，BNP1均参与了G1-S期的转换。与酵母类似，拟南芥BNP1也能与eIF2的γ-亚基相互作用，有可能参与了蛋白质翻译起始过程。此外，BNP1还能结合DNA复制过程中的解旋酶MCM复合体亚基MCM4和MCM7，且这种相互作用依赖于MCM蛋白的N端以及中间的MCM结构域，提示BNP1可能通过MCM4/7参与了DNA复制的调控过程。　　综上所述，本研究证明BNP1是一个细胞周期调控的关键因子。它可能通过与DNA复制过程中的解旋酶MCM组分的相互作用，以及与蛋白质翻译起始所需的eIF2的γ亚基之间的互作，而加入了植物细胞周期调控因子的行列，同时，植物生长发育中，BNP1在花粉发育、根尖生长以及根尖干细胞维持过程中均发挥了重要作用。本研究为解析控制植物DNA复制与细胞周期的分子机制提供了重要依据，为阐明植物花粉发育、以及根的生长发育的调控通路增加了可贵的证据。