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细胞分裂素是一类调控植物生长发育的重要激素,与叶片衰老、植物抗病及非生物胁迫等方面有着密切的联系。相对于其合成代谢及信号转导方面的研究,人们对于细胞分裂素转运的分子机制研究尚不够深入。有研究报道,AtABCG14和AtPUP14两个转运蛋白能够在植物体内转运细胞分裂素,其中,AtABCG14主要负责细胞分裂素的向顶运输,AtPUP14负责细胞分裂素的胞内运输。AtABCG14作为首个参与细胞分裂素长距离运输的转运蛋白,在植物体内调控根部产生的细胞分裂素向顶运输。AtABCG14基因主要在拟南芥的根部表达强烈,在地上组织(主要在叶脉和花序部位)也有明显的表达。于是推测AtABCG14在地上组织也可能具有一定的生物学功能。 本研究主要利用野生型Co1-4与atabcg14突变体嫁接植物的表型分析,结合AtABCG14基因在地上组织的组织表达定位,同位素示踪,综合运用遗传学、分子生物学和发育生物学等研究手段,阐明AtABCG14基因在地上组织的生物学功能。具体研究结果如下: (1)Col-4与abcg14突变体嫁接,abcg14突变体作为接穗,Col-4作为砧木时,地上组织的表型并不能恢复,说明AtABCG14在地上组织具有生物学功能。 (2)对嫁接体地上组织细胞分裂素响应基因的相对表达量分析以及ARR5∷GUS报告基因的表达量的检测,结果表明,在abcg14突变体作为接穗,Col-4作为砧木时,AtABCG14在地上组织缺失显著降低细胞分裂素响应基因的表达水平,进一步证明AtABCG14在地上组织具有生物学功能。 (3)AtABCG14在地上组织的组织表达:通过对ABCG14P(ro)∷GUS转基因植株的叶片进行树脂切片以及组织特异性启动子转基因材料的互补实验,说明AtABCG14在地上组织主要在韧皮部表达。 (4)利用C13-tZ和C14-tZ外源吸收实验,分别检测嫁接体地上组织中同位素标记的细胞分裂素含量和类别。该结果充分说明abcg14突变体作为接穗,Col-4作为砧木时,细胞分裂素能够通过维管组织运输到地上组织。 (5)观察ARR5∷eGFP/WT与ARR5∷eGFP/abcg14的嫁接体根部荧光强度以及根部ARR5的表达量的检测。该结果表明突变体作为接穗,野生型作为砧木时,地上组织细胞分裂素无法分配而达到饱和状态,根部细胞分裂素积累,导致嫁接体荧光强于野生型。 综上所述,本研究证明AtABCG14在拟南芥地上组织参与细胞分裂素的分配。此外,当地上组织积累的细胞分裂素无法分配时,地下组织会积累细胞分裂素,初步推测其在地上组织的功能影响细胞分裂素的向顶运输。