花粉萌发及花粉管极性生长对于高等植物的有性生殖至关重要,这些过程受到诸多因素的调节,例如水合作用、物质运输、细胞骨架重排、信号转导和细胞壁组分的合成等。其中,囊泡运输作为细胞内膜系统中物质运输的方式,在花粉萌发和花粉管生长过程中发挥重要作用。Exocyst复合体是一类含有8个亚基的囊泡拴系复合体。前人的研究发现,拟南芥中SEC5,SEC6,SEC8,SEC15亚基缺失后,突变体表现出花粉萌发及花粉管极性生长的缺陷,但其作用机理不明。在本论文研究中,我们通过反向遗传学手段,分离获得了拟南芥Exocyst复合体SEC3亚基的sec3a/+突变体,并发现了 SEC3A在花粉萌发的过程中发挥着重要的功能。1.sec3 突变导致花粉不能萌发通过对sec3a/+后代植株进行PCR基因型鉴定,我们没有发现纯合植株,后代中野生型和杂合体植株的分离比接近1:1,这说明sec3a/+突变体的配子体传递出现了问题。进一步的遗传统计分析显示:在sec3a/+突变体中,雄配子体遗传信息的传递被完全阻断,而雌配子体的传递并未受到明显的影响。为了进一步说明雄配子体遗传信息无法传递的原因,我们将sec3a突变导入到quartet1（q t1）突变体的背景下（QRT1是编码一种果胶甲酯化酶基因,当该基因突变后花粉母细胞细胞壁无法降解,导致四个小孢子不能分开）。扫描电镜（SEM）、亚历山大染色以及DAPI染色实验分析的结果显示:sec3a/+;qrt1/-突变花粉外壁的结构、花粉的活性及其发育进程均未受到影响。我们的研究表明野生型植株的花粉体外萌发率为78%,而sec3a/+突变体的仅为41%;我们进一步进行了sec3a/+,qrt1/-突变体花粉体外萌发率实验:在qrt1/-植株中,有63.8%的花粉能够萌发出1-2根正常的花粉管,31.7%的花粉能够萌发出3-4根正常的花粉管,而sec3a/+;qrt1/-突变体中没有观察到能萌发出3-4根花粉管的花粉。花粉体内萌发实验也与以上的观察结果一致。以上数据说明sec3a花粉不能萌发。2.SEC3A基因可以回补突变体雄性不育的表型为了证实sec3a/+突变体雄性不育的表型的确是由SEC3A基因突变所导致,我们构建了花粉特异性启动子LAT52启动SEC3AcDNAs表达的回补质粒,并转入sec3a/+突变体中,成功回补了其雄性不育的表型,自交后代可以得到纯合体（PRsec3a）。PRsec3a体外萌发实验表明回补后植株的萌发率接近于野生型。RT-PCR分析,显示T-DNA插入位点前的mRNA正常表达,可是插入位点处及插入位点后的mRNA无表达。我们还构建了pLAT52:SEC3A-GFP以及pSEC3A:gSEC3A两个回补质粒,也同样回补了sec3a/+突变体雄性不育的表型。3.SEC3 基因在花粉中强烈表达,SEC3A蛋白定位在花粉萌发孔基因表达的位置和时间的特异性,与其功能有一定的相关性。通过GUS染色实验我们发现SEE3A从花粉发育的二核期开始表达,伴随花粉发育的进行,表达量逐渐升高,并且在花粉管中也有较强的表达。而SEC3A蛋白也从花粉的二核期开始表达,与之前的GUS表达结果一致。随着花粉萌发的起始,SEC3A-GFP逐渐从胞质向萌发孔聚集,随后在SEC3A-GFP聚集处萌发出花粉管。4.sec3a突变导致细胞壁组分不能运输至萌发孔sec3a突变花粉不能正常萌发导致雄配子体的遗传信息无法正常传递。水合作用是触发花粉萌发的初始信号,通过水合实验发现突变体和野生型花粉粒一样,可以在相同的时间完成水和作用。野生型花粉萌发时,细胞壁组分纤维素、胼胝质和果胶会聚集在萌发孔处,为花粉管的生长提供物质积累。在sec3a突变花粉中,细胞壁组分不能积累在萌发孔处。5.PI（4,5）P2的减少不影响SEC3A在萌发孔处的极性定位在出芽酵母中,Sec3p定位到膜上不需要通过囊泡运输,而是通过N端氨基酸残基直接与质膜上的PI（4,5）P2相互作用。我们纯化出SEC3A-HIS标签蛋白进行体外脂质结合实验发现SEC3A与多种磷脂结合。PI（4,5）P2通过由PIP5K4介导的PI4P的磷酸化作用合成,在pip5k4突变体的背景下对SEC3A的定位情况进行观察发现,PI（4,5）P2的减少不影响SEC3A在萌发孔处的极性定位。6.SEC3A定位在花粉管顶端并其极性定位依赖于细胞骨架在花粉管生长过程中,SEC3A始终位于花粉管顶端,GFP信号伴随着胞质环流的过程,用药物LatB处理花粉管,使微丝解聚,导致SEC3A的极性定位出现异常,这表明在花粉管中的极性定位依赖于细胞骨架。7.sec3a突变影响相根尖生长素的积累从而造成相根向重力性缺失通过GUS染色实验我们发现SEC3A基因不仅在花粉中有强表达,在子叶、根尖及胚中也有较强的表达。因为LAT52为花粉特异表达的启动子,我们通过对PRsec3a植株生长发育过程的观察,可以进一步探究SEC3A基因的突变是否会影响孢子体的发育。我们发现PRsec3a的胚胎发育正常,然而SEC3A基因的缺失会造成根尖生长素积累减少,根冠小柱细胞（columellacells）的层数减少及排列紊乱,从而影响根的向重力性,但植株其他器官的生长不受影响。因此SEC3A不仅在雄配子体遗传信息的传递过程中具有重要作用,也会影响根尖生长素积累。本文研究结果表明,拟南芥中SEC3A在花粉萌发时极性定位在花粉萌发孔,当SEC3A基因突变后,会影响花粉的萌发过程,从而导致雄配子体不育。