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本课题组前期研究表明,大花蕙兰CyENT3和CyPUP3受菌根真菌诱导。其中,CyENT3在酵母中异源表达后能有效地转运核苷,而CyPUP3可能具有跨膜转运嘌呤类碱基或其衍生物的活性。印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种具有广泛寄主的有益内生真菌,其寄主包括不能形成丛枝菌根的十字花科植物。从模式植物拟南芥的研究中发现,印度梨形孢在定殖过程中会影响植物的生长素和细胞分裂素信号路径,促进宿主根系的生长。印度梨形孢能与大花蕙兰形成典型的菌根,并诱导CyENT3和CyPUP3基因的表达。那么,CyENT3、CyPUP3的同源基因AtENT3和AtPUP3受印度梨形孢诱导的表达模式如何,基因突变后是否会对印度梨形孢入侵产生影响呢?为进一步探究大花蕙兰CyENT3和CyPUP3在菌根形成及调控共生过程中的重要功能,本论文主要从三方面进行研究:(1)获得T3代CyENT3的拟南芥超表达植株,检测其是否促进核苷转运?是否促进拟南芥—印度梨形孢的共生过程?(2)鉴定获得拟南芥纯合单突变体atent3、atpup3并创制atent3 atpup3双突变体,分析CyENT3、CyPUP3对应的拟南芥同源基因AtENT3和AtPUP3是否影响拟南芥与印度梨形孢的共生过程;(3)AtENT3和AtPUP3是否对外源添加的嘌呤类激素响应。本论文主要研究结果如下:(1)获得了CyENT3的拟南芥T3代超表达植株。该植株在20μM 5-氟尿嘧啶(5-FU)平板上可以正常生长,但长势明显比WT弱。这说明CyENT3的确具有转运尿嘧啶核苷的功能。(2)鉴定获得AtPUP3的T-DNA插入纯合体atpup3(SALK061408),qPCR结果表明该突变体为AtPUP3缺失突变体;atent3(CS3729)为点突变材料,测序结合5-FU毒性平板试验鉴定其为AtENT3功能缺失突变体。平板试验结果表明,atpup3的根系发育优于WT,说明AtPUP3对拟南芥根系发生起负调控作用;而盆栽条件下,atent3相比于野生型植株莲座叶冠幅变小,植株变矮。(3)以atent3和atpup3为亲本,通过人工杂交技术获得正反交两种双突变纯合体atent3/atpup3和atpup3/atent3。qPCR结果显示,正反交获得的双突变纯合体植株中AtENT3基因转录水平没有下调,与亲本atent3相同,但5-FU毒性平板试验证明其缺失了AtENT3转运功能;而双突变体中AtPUP3基因没有转录。(4)不同共生培养基中印度梨形孢在拟南芥中的定殖及对宿主的共生效应有差异:在LW01培养基中,印度梨形孢产生较少的孢子散布在根段表面,菌丝入侵根皮层,并显著促进拟南芥侧根数的增加和生物量的积累;而在PNM培养基中,印度梨形孢定殖在根皮层中并产生大量菌丝和厚垣孢子,但菌根效应不显著。(5)在LW01培养基中印度梨形孢对不同材料的菌根效应有差异。以侧根数和地上、地下部鲜重增加衡量菌根效应,atpup3和atpup3/atent3的菌根效应较WT显著降低,而atent3的菌根效应不受影响,这说明AtPUP3对于宿主与印度梨形孢的共生过程中起重要的正调控作用。(6)外源施加的6-BA浓度越高对幼苗的抑制作用越明显。在添加1μM 6-BA时,反交材料atpup3/atent3较其他材料相比有明显差异,表现在地上部分的真叶黄化。ZT对拟南芥生长的影响与6-BA相似,随着外源添加ZT浓度的升高,对幼苗的抑制作用越明显,但是6-BA的抑制效果比ZT明显,直接导致幼苗死亡(在5μM、20μM浓度下)。以上实验结果表明,AtENT3和AtPUP3可能参与嘌呤类激素从地下部分向地上部分的转运,其共同缺失导致植株地上部生长受抑制。