植物有性生殖是关系植物传宗接代的重要生命过程。植物有性生殖发育分子基础的研究对于揭示果实、种子的形成,大小,数量,及生长方向等重要的农业性状具有重要意义。在前期的工作基础上,我们发现了一个在有性生殖中特异表达的基因,其影响拟南芥的花柱特化及果实发育,从而展开了一系列研究。其主要研究结果如下：1.通过blast序列比对,该基因序列只存在于被子植物基因组中,在拟南芥,水稻,葡萄,玉米,毛果杨,高粱中有多个同源基因分布。其序列上有4个新发现的保守结构域,目前尚未有这些保守结构域的相关功能提示,这些基因共同组成了一个新的植物特有的基因家族。从进化树的分析结果中可以推测,该基因家族应该是基因组内片段复制的结果。2.我们对该基因家族在拟南芥中的三个成员的表达模式进行了研究。利用GUS报告基因作为示踪标记,标示出该三个基因的mRNA转录部位。发现其表达模式相互间有各自特异性,也有重叠。AtSSTl的启动子活性集中在托叶,成熟花粉,胎座,胚囊,花梗着生点,胚乳和胚体；而AtSST2只在下胚轴和花梗着生点有启动活性；AtSST3在各组织中有广泛表达,其中在花梗着生点也是具有高启动活性。构建GFP融合蛋白转基因植株,通过共聚焦荧光显微镜观察显示,AtSST分布于细胞质中,可见有聚集颗粒存在。3.对这些基因的突变体进行了分析,从植物生长、代谢和发育几个方面与野生型进行了对比,没有发现明显的发育异常。而在随后我们构建的花椰菜花叶病毒CaMV35s启动子启动的基因异位表达的转基因拟南芥植株中,发现植株莲座叶卷曲,植株高度明显变矮,而且其角果变短,角果的分枝角度变小,花柱变短且畸形,胚珠排列方式改变等一系列表型。深入研究发现该类基因可能是影响了这些区域的细胞的伸长和伸展方向,导致果实形态和胚珠与角果的空间分布模式发生改变。4.我们检测了影响果实形态建成的重要植物激素——生长素在过表达表型植株中的分布,发现在雌蕊子房中胚珠着生的胎座处DR5::GUS信号明显减弱,表明此处生长素分布的变化,这可能是转基因植株中角果短小,花柱不能伸长的直接原因。5.通过构建人工miRNA转基因植株,在体内同时下调3个AtSST成员的表达,植株也出现花柱形态异常表型。花柱表皮细胞明显伸长,说明AtSST基因在野生型中通过控制细胞的伸长,调控着花柱的形态发育,且3个成员蛋白在功能上可能有所冗余。6.通过表型比对,我们推测AtSS基因可能与NGA转录因子处于同一通路调控花柱的形态发育。检测35s::mirNGA转基因植株中AtSST基因的表达,结果显示3个基因的转录水平明显下调,有力的证实了我们的推测。我们在所有AtSST基因启动子上都发现有NGA转录因子的DNA结合位点,因此AtSST基因很有可能是作为NGA的直接下游蛋白参与了花柱特化过程。7.我们还发现AtSST基因同一类NAC转录因子在基因组位置上连锁,并且在AtSST1与其连锁基因AtNAClL表达上,发现两者应用了低等生物的调控方式对彼此表达进行调控。这种机制的发现对于被子植物进化研究提供了有价值的证据。也表明AtSST基因有复杂的多通路调控机制,从而在有性生殖过程不同过程中发挥不同的功能。综上所述,我们发现一个新的植物基因家族,该家族在拟南芥中很可能直接受NGA转录因子调节,通过影响细胞的伸长和植株的花柱特化。其蛋白的过量表达会导致多个组织的细胞缩短,造成植株矮小,果实短,花序结构紧凑等一系列具有重要农业形状意义的表型。另外在对其中一个成员基因的研究中发现了一个双向启动元件,该元件能够同时调控两个方向的基因的表达。