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油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)是一类最初从油菜花粉中发现和提纯的植物类固醇激素。BR在植物的生长和发育中发挥着重要作用,参与了如调节茎的伸长、叶和根发育、花粉管生长、维管束分化、光/暗形态建成、种子萌发及植物抗逆等植物生长发育过程。利用遗传筛选、分析与生物化学及分子生物学等研究方法,参与油菜素甾醇生物合成途径重要步骤的催化酶已基本被解析。它们绝大多数属于细胞色素P450家族,其中的DWF4被认为催化该合成通路中的限速步骤。之前的研究表明,过表达转录因子TCP1能够上调DWF4的表达,从而部分恢复油菜素甾醇受体BRI1的弱突变体bri1-5的缺陷表型。之后的研究发现除DWF4之外的其它参与BR合成的基因过表达均不能恢复bri1-5的缺陷表型;同时,外源施加BR合成途径的最终产物,即最具活性的油菜素内酯(Brassinolide,BL)也不能恢复bri1-5缺失突变体的表型,这些研究结果表明DWF4对BR受体缺失突变体bri1-5的恢复不依赖于其催化BR合成的功能,即DWF4除了参与催化BR的合成之外还具有其它功能。我们的实验结果显示过表达DWF4除能够恢复bri1-5外也能恢复bri1-301的表型,说明它对受体弱突变体的表型恢复没有位点特异性。生理实验结果表明过表达DWF4并没有改变bri1-5对BL的不敏感性,同时也没有引起参与BR合成的负反馈基因以及响应基因表达量的变化。EndoH酶切实验证明DWF4过表达并不影响bri1-5突变体中BRI1蛋白在内质网的滞留;而且过表达DWF4并不影响bri1-5幼苗中BES1磷酸化状态对BL处理的响应。以上结果均表明DWF4过表达对bri1-5缺陷表型的恢复很可能不是通过增加BR的含量或增强BR信号通路实现的。因此我们分析DWF4可能通过激活生长素和赤霉素的合成或者信号转导而间接地调控BR信号途径。Real-time PCR的结果显示催化生长素合成的限速酶编码基因YUC3以及赤霉素合成过程中关键基因GA3OX1和GA3OX2的表达量在DWF4过表达株系中显著改变。同时还发现外源施加生长素和赤霉素能够促进bri1-5幼苗的生长。有意思的是,DWF4过表达可以明显恢复赤霉素不敏感突变体gai-1的缺陷表型,表明DWF4很可能作为正向调节因子在DELLA蛋白的下游参与调节赤霉素信号途径。而DWF4调控赤霉素信号途径的详细机制还需要进一步的深入分析和实验证据。综上所述,我们的实验结果初步表明BR合成关键基因DWF4有可能参与调控生长素和赤霉素的信号通路。