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花药和胚珠分别是开花植物产生雄配子和雌配子的生殖器官,对育性和生产应用极其重要。花药多是由两侧对称排列的四个药室(小孢子囊)组成,每侧两个药室之间为开裂区;花粉粒在每个小孢子囊内发育形成,在开花时成熟并经过在开裂区开裂后释放出来以完成授粉。SPOROCYTELISS/NOZZLE(SPUNZZ)被认为在拟南芥小孢子囊的发育过程中扮演中枢调控因子的作用,水稻中一个ClassⅢ Home Domain-LeucineZipper(HD-ZIPⅢ)家族基因PHABULOSA3(PHB3)被认为和ETTIN31AuxinResponse Factor3(ETT31ARF3)一起调控了花药的模式发育。然而花药发育过程中,四药室结构是如何形成以及这些基因之间的相互关系仍不明了。我们发现在HYPONASITIC LEAVES7(HYL1)功能缺失突变体hyl1中,通常仅能形成2个外侧药室,这和PHB功能获得突变体phb-7D内侧药室发育受到抑制的表型类似。表达分析表明,hyl1中PHB等HD-ZIPⅢ基因有显著的上调,而phb-7D中PHB基因也明显过表达,同时hyl1和phb-7D中SPUNZZ表达均有不同程度下降,并且下降程度和花药缺陷严重程度正相关。原位杂交的结果表明,这两种突变体中PHB等HD-ZIPⅢ基因异位表达,尤其在内药室发育受阻的地方,同时SPL/NZZ在该处的表达被抑制。这可能是hyl1和phb-7D内药室发育缺陷的原因。另一方面,在MIR166g过表达突变体jba-1D中,花药形成两个不开裂的大药室,每个药室可能是由于每侧的两个药室融合形成,并且开裂区无法正常形成。表达分析显示jba-1D中PHB等靶基因显著下降,而SPUNZZ则略有上升。原位杂交结果表明jba-1D中SPL/NZZ在早期表达不像野生型花药中一样形成四个表达区域,而在左右每侧各形成一个大的连续的表达区,这和其形成两个大的药室是相对应的。遗传分析的结果也证实spl对phb-7D,jba-1D和hyl1均为遗传上位。综合这些结果,我们认为miR165/166指导的PHB等HD-ZIPⅢ基因通过局部抑制的方式调控SPL/NZZ在花药发育早期形成四个表达区,这又进一步促进花药形成四个药室。 胚珠在心皮内侧起始,包括胚柄,珠心和起始于合点的内、外珠被。内、外珠被通过不对称生长逐渐包裹胚囊,并在胚珠成熟时使珠孔定位在靠近珠柄的位置。PHB等HD-ZIPⅢ基因已经被报道在珠被等处特异表达,并影响了珠被的发育。我们发现hyl1中部分胚珠珠被发育存在明显的缺陷,导致胚囊不能被外珠被包裹,这和已报道phb-1D的胚珠表型较类似。表达分析说明hyl1胚珠表型可能是由于其中PHB,PHV,REVHD-ZIPⅢ基因过表达造成。RNA原位杂交显示PHB和REV有明显的异位表达发生,由靠近心皮侧的近轴面扩展到靠近引导组织的远轴面。在hy/phv-5 phb-6三突变体中,外珠被发育受阻的缺陷被明显回复,说明HYL-1确实通过PHB和PHV调控了珠被的发育。此外,三突变体中内、外珠被的近轴(靠近心皮侧)侧异常生长,甚至和远轴侧(靠近引导组织侧)保持等速,造成不弯曲生长的胚珠。这说明内外珠被的极性生长依赖于PHB和PHV等基因的正常表达。