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WHIRLY2蛋白是植物特有的WHIRLY转录因子家族的成员,能够与单链DNA(ssDNA)结合。研究表明,在拟南芥中过表达WHIRLY2蛋白使叶片细胞中线粒体DNA含量减少,产生叶片扭曲以及衰老的表型；过表达WHIRLY2蛋白还提高花粉细胞线粒体DNA的稳定性从而影响花粉发育。说明WHIRLY2蛋白在植物不同组织中发挥不同的功能。为了更全面、系统和深入地研究WHIRLY2蛋白的功能,本文拟用拟南芥WHIRLY2过表达和敲除突变体植株进行一系列表型观察并分析其下游基因表达水平的差异。同时,通过激素处理转基因植株离体叶片以及幼苗,了解WHIRLY2蛋白对不同激素的反应,为进一步研究WHIRLY2蛋白的信号途径奠定基础。本文研究的内容主要分为二部分。第一部分,拟南芥WHIRLY2过表达和敲除突变体植株的表型观察和下游基因的鉴定以及不同激素对拟南芥WHIRLY2转基因植株的影响。第二部分,WHIRLY2蛋白对拟南芥角果的影响以及在线粒体中的功能。通过分析获得如下结果：1、明确了WHIRLY2基因与拟南芥衰老的相关性,过表达WHIRLY2基因的植株呈现出叶片扭曲以及提前衰老的表型,敲除WHIRLY2基因的植株呈现出与野生型植株相比延迟衰老的表型。同时,在过表达WHIRLY2植株中,衰老标记基因SAG12以及与暗诱导衰老相关的基因WRKY22呈现上调表达,MYB转录因子家族中与防御相关的R2R3亚类MYB成员MYB113呈现下调表达；在敲除WHIRLY2植株中,MYB113,能延长叶片寿命的基因ARR2,以及防御相关的基因的ERD和几丁质蛋白酶家族At2g43620呈现上调表达。2、明确了拟南芥中WHIRLY2基因与茉莉酸合成途径的相关性。敲除WHIRLY2基因的植株中抑制茉莉酸合成的基因JAS1以及与茉莉酸相关基因TAT3呈上调表达。外源茉莉酸处理过表达WHIRLY2基因的植株离体叶片产生了与野生型相比提早衰老的表型,同时茉莉酸羧基甲基转移酶JMT的表达明显上调。相反,过表达WHIRLY2基因的拟南芥幼苗对外源茉莉酸更不敏感,暗示WHIRLY2蛋白能够通过诱导拟南芥中茉莉酸相关途径调控植物的生长发育。3、验证了WHIRLY2基因与线粒体功能的相关性。过表达WHIRLY2基因的幼苗在环丙沙星培养基中生长不受抑制,进一步验证WHIRLY2蛋白对维持拟南芥线粒体基因组稳定性的作用。4、不同激素处理拟南芥WHIRLY2转基因的植株的离体叶片产生表型差异。过表达WHIRLY2基因的植株对于ABA处理更加敏感；MeSA处理拟南芥转基因植株离体叶片产生了与MeJA相反的结果；过表达与敲除WHIRLY2基因的拟南芥与野生型相比对IAA和GA处理更加不敏感；拟南芥经过KT处理之后并不产生表型上的差异。暗示WHIRLY2蛋白可能通过维持不同激素信号之间的平衡调控拟南芥生长发育。5、证实了WHIRLY2蛋白对拟南芥角果发育的影响。在角果中WHIRLY2蛋白能够与线粒体端粒重复序列相结合调控线粒体能量代谢相关基因的表达,维持线粒体基因组的稳定。