模拟病斑突变体(lesion mimic mutant)是一类在没有明显的逆境、损伤或病原物侵害时,在叶片上能自发地形成类似病原物侵染后的坏死斑的突变体,这些突变体往往能激活植物体的系统获得性抗性,通常具有与抗病反应相关的细胞学和生物化学特征。拟南芥短日照依赖型模拟病斑突变体(short-day-dependent lesion mimic mutant1, sdl1),是一个在短日照条件下(8小时光照、16小时黑暗)形成模拟病斑的突变体。该突变体在长日照条件下(16小时光照、8小时黑暗)与野生型拟南芥(Col-0)没有明显差异；但在短日照条件下,生长减慢,个体较野生型矮小,叶片局部产生类似坏死的病斑。植株抽苔后,幼嫩的茎以及茎顶端的花序和果荚会发生白化萎蔫,但不导致植株整体死亡。进一步研究突变体的表型,发现生长在培养基上的sdl1突变体仍然表现模拟病斑坏死表型,培养基中高浓度蔗糖的添加在一定程度上削弱了模拟病斑坏死的发生。采用图位克隆的方法分离鉴定了SDL1基因,该基因编码含421个氨基酸的蛋白质。sdl1的单碱基突变位点发生在基因第四个外显子的最后一个碱基,直接导致编码的氨基酸序列第157个氨基酸由Trp变为终止密码子TAG,使翻译提前结束,丢失了265个氨基酸。在模拟病斑形成的过程中,大多数突变体都表现出与病原菌防御相关的组织化学及系统获得抗性相关基因的表达。本研究将各生长时期的叶片进行台盼蓝染色,发现均有不同程度的细胞死亡。检测突变体中部分病程相关基因的表达,发现在短日照条件下,sdl1突变体激活了水杨酸信号途径的抗病基因表达,并伴随内源水杨酸的积累；通过构建sdl1与水杨酸缺失突变体NahG及水杨酸信号转导缺失突变体npr1-1的双突变体,发现模拟病斑的产生与水杨酸在植物体内的积累密切相关,而与水杨酸的信号转导关系不大。由于突变发生在剪接识别位点,采用cDNA测序及RT-PCR检测发现没有发生剪切位点的改变。RT-PCR分析发现sdll突变体中的SDL1基因的表达显著降低。本研究进一步通过构建含有内源启动子的表达载体以及由35S强启动子启动的超表达载体来检测基因mRNA及蛋白水平的表达。结果表明SDL1基因剪接识别位点的突变并没有影响剪切效率,基因通过启动子自身进行反馈调控。此外,mRNA及蛋白水平表达说明了SDL1基因的表达不受光照的调控。SDL1是一个未经报道的新基因,生物信息学分析表明,SDL1高度保守,具有延胡索酰乙酰乙酸酶(fumarylacetoacetate hydrolase, FAH)重要结构域,推测其可能作为FAH参与了植物体内酪氨酸的代谢进程。本研究借鉴动物体内的Tyr代谢模式,外源添加芳香族氨基酸及其代谢中间产物和终产物来处理植物,进一步寻找基因作用的节点。研究发现,外源添加高浓度的Tyr及Trp可以抑制sdl1突变体在短日照条件下的模拟病斑表型；而外源添加Phe对sdl1突变体几乎没有影响。氨基酸分析发现sdl1突变体中Tyr的含量没有改变。说明一定量的Tyr及Trp的添加似乎可以弥补SDL1基因突变的影响。低浓度的代谢中间产物尿黑酸(homogentisate, HGA)加速了sdl1突变体的模拟病斑坏死表型的发生,而高浓度HGA强烈抑制植物生长。代谢终产物延胡索酸(fumaric acid, FA)的添加没有影响,但SDL1基因突变降低了植物体内的FA含量。说明SDL1基因很可能是在HGA的下游,FA的上游发挥作用,但这种表型并非是由于HGA的积累及FA减少带来的。综上所述,本文分离鉴定了拟南芥短日照依赖型模拟病斑SDL1基因,并对该基因的功能进行了初步探讨,研究结果对探讨光照长度如何调控植物抗病性的分子机理具有重要的科学意义。