谷氨酸类受体基因(GLRs)是一种结构域高度保守的离子通道家族,在调控植物信号转导方面起重要的作用。植物中谷氨酸类受体基因的研究大多集中在模式植物中,木本植物则较少研究。基于梨基因组测序的数据信息,本研究以梨等蔷薇科植物特别是梨为主要研究材料,对谷氨酸类受体基因家族进行了生物信息学分析,并以梨花粉为材料初步验证了梨中GLR3.3调控花粉管生长发育的功能。其主要研究结果如下:1.谷氨酸类受体基因GLR1和GLR2亚家族属于姐妹亚家族,在木本植物形成层发育过程中起着重要作用。拟南芥中共有20个GLR基因,其中以At3G04110、At5G27100和At2G17260蛋白序列为参考,在各蔷薇科物种数据库内比对,收集到梨34个GLRs基因,梅34个GLRs基因,草莓36个GLRs基因,桃40个GLRs基因,共144个GLRs基因。根据系统进化分析,发现蔷薇科植物GLR基因主要分为四个亚家族(GLR1,GLR2,GLR3和GLR4)。对这些基因进行进化、共线性和扩张模式分析,发现GLR1&GLR2亚家族在木本植物中大量扩张。以梨的韧皮部、形成层和木质部为实验材料,结合荧光定量数据发现GLR1&2优先在木本植物形成层和顶端分生组织中表达。此研究为谷氨酸类受体基因在木本植物生长过程中所起的作用提供了生物信息学证据。2.梨GLR家族中GLR3亚家族具有较高保守性。以梨为实验材料,主要分析了梨与拟南芥的进化关系、结构特点和比对结果,发现梨和拟南芥GLR3亚家族具有很高的保守性。收集梨根、茎、叶、花粉、花柱、果实、种子七个不同的组织,提取mRNA,并对梨中34个GLR基因进行组织定位,发现同一个亚枝不同基因的表达分布相似,而不同的亚家族在表达上有重叠部分。GLR1GLR2及GLR4在花柱中表达量最高,在根、茎和种子中表达量最低,GLR3则在根、茎、种子和花粉中表达量最高,在花柱中表达量最低。在叶和果实中,梨GLRs基因都有表达,梨中各基因的表达情况为以后基因功能的研究奠定了基础。3.在梨GLRs基因组织定位中发现PbrGLR3.3在绝大多数组织中表达量较高。已经报道GLR3.3在叶和根中参与细胞内钙离子浓度的调控,而在花粉中则没有具体报道。收集花粉萌发8个阶段的花粉,结合荧光定量分析梨第三个亚家族基因在花粉中的表达情况,发现随着花粉发育PbrGLR3.3表达量逐渐上升。构建PbrGLR3.3-GFP瞬时表达载体,融合蛋白在拟南芥原生质体和烟草叶片表皮细胞的质膜上瞬时表达,为之后离子通道的研究提供了依据。同时利用反义寡核苷酸和钙探针染色技术,初步证明了PbrGLR3.通过调控花粉管尖端钙离子的流入进而调控花粉管生长,其具体的作用机制还需要进一步的研究。