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当喜阳植物,如拟南芥处于遮荫环境下时,其最显著的变化是下胚轴/茎秆和叶柄的迅速伸长,以帮助植物更好地捕获光能。周质微管在细胞的各向异性生长方面起到重要的作用。通过对突变体sav2/tub4P287L(shade avoidance2,TUB4,β-微管蛋白4基因)的研究,我们发现遮荫不仅会引起周质微管的重新排布,还影响了微管的稳定性以及动力学过程。尽管生长素和油菜素内酯等植物激素参与了遮荫诱导的下胚轴伸长,但它们对遮荫诱导的微管重排、稳定性以及动态变化却影响甚微。过表达微管正末端结合蛋白EB1可以回复sav2,加上之前我们发现生长素运输抑制剂可以回复sav2在黑暗下的缺陷表型,我们认为tub4P287L是一种独特的微管蛋白突变形式,它不影响微管支持细胞伸长的功能,而是影响了微管对生长刺激因子做出正确应答的能力。 我们进一步对sav2进行了回复突变体的筛选。大部分的回复突变体在TUB4上发生二次突变。我们的前期结果表明sav2是一个功能获得性突变体,因此我们推测这些突变导致TUB4功能的完全丧失,抑制其掺入到微管上影响其它微管蛋白的作用。此外,我们还鉴定出一株突变体sus2,其突变位点不在TUB4上。通过图位克隆,突变位点被鉴定在TUB6上发生L246F的氨基酸替换。tub6L246F也参与微管的组装并表现为半显性突变,它的掺入使得微管表现出对微管药物的超敏感,并部分回复了tub4P287L导致的遮荫下微管涡旋排布等属性。我们推测tub6L246F掺入微管以后抵消了tub4P287L对微管的影响。 除去结构上的功能,微管还参与诸如神经系统的发育以及基因表达的调控等生物学过程。但在植物中,很少有报道微管参与信号转导。我们发现,黑暗下生长的sav2以及经微管药物PPM或Taxol处理的幼苗表现出顶端弯钩发育的缺陷。进一步的研究表明,顶端弯钩处生长素和赤霉素应答也存在缺陷,微管可能影响了GA信号通路中DELLA蛋白的稳定性进而造成顶端弯钩发育的缺陷。这些结果表明微管不仅是重要的细胞内结构蛋白,它还参与了激素信号转导。上述结果暗示了在植物中,微管不仅受激素等植物生长促进因子的调控,影响细胞的各向异性生长,而且可能参与调控激素信号转导。