在植物的生长发育中,生长素会形成浓度梯度,从而决定器官结构的着生位置以及奠定它们的基本建构。PIN蛋白是生长素外流的运输载体,它在细胞质膜上的不均匀分布导致特定的生长素流向。PIN基因的功能和进化得到了相当程度的研究,但蕨类植物PIN基因的功能及其进化意义尚未见报道。粗梗水蕨是蕨类植物分子生物学研究的准模式物种,并且有显著不同的可育叶,因此是研究蕨类植物P IN基因功能的理想材料。本论文首先探讨了生长素及其运输抑制剂对粗梗水蕨孢子萌发的影响,发现超过一定浓度的外源生长素会抑制孢子的萌发,而运输抑制剂NPA、TIBA和BF A也对孢子的萌发起抑制作用,其中NPA的抑制效果最明显。但是,IAA能够拮抗NPA和TIBA的作用。进一步的研究表明,IAA在培养孢子12h内加入能显著降低NPA对萌发的抑制,而在24h时加入这种拮抗作用明显下降,在48h时完全不起作用了。由此可见,NPA和IAA都可能对粗梗水蕨孢子萌发中的重力响应、细胞核迁移和细胞分裂等不同时期的重要事件有着一定的影响。然后,本论文从粗梗水蕨克隆了三个PIN基因。分析表明,它们的完整编码区长度分别是2328bp、2037bp和2118bp,编码的蛋白所含氨基酸数目分别是776、679和706。编码蛋白都含有两个跨膜区,亲水环的长度都大于120个氨基酸,所以它们都是典型长亲水环型PIN蛋白。本论文进一步分析了蕨类植物PIN基因的系统发育,发现以上三个基因分别属于蕨类植物的PINJ、PINL和PINM类型。在遗传转化的研究中,本论文首先构建了35S::GFP载体。通过基因枪轰击和洋葱表皮的瞬时表达,发现该载体能使细胞发出荧光。在此基础上,进一步构建了35S::PIN-GFP融合表达载体,并进行了测序验证。本论文的研究表明,粗梗水蕨的生长发育受到生长素的影响,并且含有多个长亲水环型PIN基因,这意味着PIN基因在该物种中有重要的生物学功能。