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植物阶段转变是指植物由一个生长发育阶段进入下一个生长发育阶段的转变过程。植物阶段转变过程分为两个部分,一是营养生长阶段幼年期转变为成年期的过程,该阶段转变发育过程可与植物生物量、产量、株型、抗逆性及次生代谢物合成密切相关;二是营养生长期转变为生殖生长期的过程,标志特征为抽薹开花。研究表明miR156-SPLs途径是调控植物营养生长阶段转变的主调控途径,同时也是植物生殖生长阶段转变重要的年龄调控途径,因此,开展miR156-SPLs途径上下游基因调控网络研究,不仅可以揭示植物阶段转变发育的分子调控机制,而且可为今后作物高产、理想株型、抗性等育种实践提供理论参考。本项目通过正向遗传学的方法,利用EMS诱变拟南芥,于M2群体中筛选获得一份阶段转变延迟突变体（Phase transition delay mutant 1,命名为del1）,经图位克隆、候选基因测序、等位互补测定分析确定del1为FRY1（也称SAL1）基因的一份功能缺失等位突变体。FRY1编码的蛋白具有多磷酸肌醇1-磷酸酶（inositol polyphosphate 1-phosphatase）和 3’,（2’）,5’-二磷酸核苷酸磷酸酶（3’（2’）,5’-bisphosphate nucleotide phosphatase）的双重功能,FRY1功能缺失突变体具有多样性缺陷表型,比如干旱抗性、叶片形态、根形态等,但是,该基因与植物阶段转变之间的关系尚未见研究报道。本研究以del1突变体为研究对象,通过图位克隆分析、候选基因测序分析、等位互补测定分析、阶段转变表型观察、阶段转变相关途径基因表达检测、基因间遗传关系分析、抗旱生理指标测定等研究,获得如下研究结果:1、图位克隆分析确定del1突变体的突变位点位于5号染色体MGI19和MSJ1标记引物之间,物理距离为157 kb。2、候选区间内基因功能分析推测del1突变体突变基因为AT5g63980 （FRY1或SAL1）,基因克隆测序发现del1突变体中AT5g63980基因的第五内含子末位G碱基突变为A,即GT-AG突变为GT-AA;提取del1突变体mRNA,经逆转录获取cDNA,克隆测序发现上述内含子边界的突变（GT-AG突变为GT-AA）,使得del1突变体中AT5g63980基因的第五内含子选择性剪切位置移至下一个AG位点,造成第五内含子较WT长16 bp,相对应的,del1突变体中AT5g63980基因的成熟mRNA序列缺失16 bp;编码蛋白序列比对发现,mRNA序列中16 bp碱基缺失造成移码和翻译提前终止,DEL1蛋白的C末端功能域缺失。3、于TAIR购买AT5g63980基因的T-DNA插入功能缺失突变体SALK020882,与del1杂交获取F1。WT、SALK020882、del1、F1表型观察发现,SALK020882、del1、F1具有一致的缺陷表型,上述等位互补测定结果确定del1为AT5g63980基因的一份功能缺失等位突变体。4、阶段转变相关表型观察发现:相比较WT,del1突变体叶片更圆,相同叶位的叶片长宽比都要比WT小,叶片发生速率相同时间要比野生型慢1片左右,叶片下表皮毛发生叶位要比野生型迟1.98片,莲座叶数目比野生型多4.41片,抽薹开花延迟11.78天,体现为营养生长阶段转变和生殖生长阶段转变延迟表型。5、基因表达检测结果显示,del1突变体中,miR156及其靶基因SPL9表达量与WT无显著变化,SPL3则显著下调;此外,pri-MIR172B及miR172在del1突变体中表达水平都要比野生型低;开花相关的基因检测显示FUL、LFY、AP1、SOC1在del1突变体中被抑制。利用实验室已有的pSPL3::rSPL3-GUS报告株系,杂交获取pSPL3::rSPL3-GUS/del1材料,GUS染色发现,del1突变体背景下,rSPL3-GUS着色能力减弱,该结果与基因表达检测显示SPL3在del1突变体中显著下调相吻合。6、基于基因表达检测发现del1突变体中miR172及SPL3表达水平受到抑制,遗传关系分析结果显示,miR172过表达（Ubi10::MIR172B）及SPL3过表达（35S::rSPL3）能够回复del1阶段转变延迟表型,表明DEL1作用于miR172及SPL3上游。7、抗逆生理检测研究发现:干旱处理过程中,del1突变体的失水率在0到300 min内的11个时间点内均显著低于WT的失水率,干旱处理后的存活率比野生型高10%;1/2MS培养基添加甘露醇模拟抗旱实验发现,del1突变体相对根长在不同甘露醇条件下都比野生型要长。上述生理指标测定结果证明del1突变体较WT抗旱能力增强。综上所述,本研究发现DEL1（也称为FRY1、SAL1）具有正调控拟南芥阶段转变发育过程的功能。基于阶段转变已有的研究积累,以及本研究的实验结果,我们提出以下作用过程:DEL1通过某种未知方式正调控阶段转变的关键miRNA-miR172,miR172通过其靶基因AP2-like基因负调控下游基因（包括SOC1、SLF3、LFY、AP1、FUL,其中,SPL3转录因子也可直接调控开花相关基因（LFY、AP1和FUL））,进而调控拟南芥的阶段转变生长发育过程。