细胞分裂素作为一种重要的植物激素,在植物的生长、发育、衰老、抗病以及非生物胁迫等方面发挥着巨大的作用。在已有的文献报道中,细胞分裂素的合成代谢、信号转导方面的研究已较为详细,但转运的分子机制等方面研究尚少。AtABCG14作为植物体内细胞分裂素的转运蛋白而被发现,它能够将根部合成的trans-Zeatin(tZ)类细胞分裂素向地上组织运输。因此,为进一步研究细胞分裂素的转运机制,我们采用正向遗传学方法,借助EMS诱变建立突变体库,本研究主要进行根部细胞分裂素积累突变体的筛选、基因定位以及功能研究。具体研究结果如下:(1)以根短且根部荧光积累为标准,我们筛选到zsr9突变体。通过突变体表型分析,发现zsr9突变体表现为莲座叶小且花序小、茎细、叶绿素含量低等表型,结合qRT-PCR分析,zsr9突变体与atabcg14突变体有类似的表达模式,初步确定其与细胞分裂素之间存在联系。(2)zsr9突变基因的克隆。将突变体zsr9与两种生态型Col-4(Columbia-4)和Ler(Landsberg)进行杂交,利用杂交的F2代进行基因定位,利用回交的F2代进行表型观察,借助于图位克隆和重测序两种技术手段,最终确定为PP7(AT5G10900)基因,它是一种蛋白磷酸酶。(3)利用T-DNA插入突变体进行功能验证。通过表型分析发现,两个T-DNA插入突变体均出现比单碱基突变体zsr9更加明显的表型,主要表现为根更短、根尖分生组织发育异常,暗形态建成缺陷,花序变小、株高明显变矮、叶绿素含量变低、育性变弱等一系列表型,表明PP7基因功能缺失可能会引起诸多生长发育方面的问题。(4)PP7全长基因组的回补实验。利用PP7全长基因组回补pp7突变体,通过观察其根长、莲座叶大小以及株高、花序等表型,发现其能弥补PP7基因功能缺失的表型。(5)PP7基因的组织表达模式分析。结果发现PP7基因主要在根尖、不定根、真叶、生长点、叶脉、花序以及幼嫩的果荚中强烈表达。亚细胞定位结果显示,PP7定位在细胞核和细胞质中。(6)pp7突变体与细胞分裂素、生长素相关材料杂交的GUS表达及GFP定位结果表明,PP7可能参与细胞分裂素的向顶运输、生长素PIN蛋白的极性分布以及根尖分生组织的细胞分裂。(7)pp7突变体地上组织的激素代谢分析。结果发现pp7突变体中SA和JA的含量明显上升,ACC和IAA含量略有减少,而tZ和tZR的含量也是降低的,证明PP7的功能缺失会影响植物体内激素的动态平衡,特别是tZ和tZR的运输。综上所述,PP7基因功能丧失会产生一系列细胞分裂素缺失的表型,比如花序变小,茎变细长以及生长发育迟缓等,导致植物的整个生长发育阶段发生异常,PP7是一种特异性蛋白磷酸酶,初步推测PP7参与细胞分裂素的信号转导,或者影响生长素的极性运输,但是具体参与何种途径还有待研究。