植物小孢子胚胎发生是一种植物孤雄生殖途径,通过这一技术,可以快速获得单倍体植株,经加倍后可以获得纯合二倍体植株。然而,小孢子是如何转换发育命运进行胚胎发生的分子机制知之甚少,值得深入研究。PLC是一种以磷脂为底物,水解磷脂产生IP3,DAG等信号分子,参与调控磷脂信号通路的基因。在早期研究中,已有关于PLC在动物有性生殖早期参与激活卵细胞的相关报道,然而在植物有性生殖中,关于胚胎发育与PLC之间关系的报道较少,值得深入研究。本研究以烟草小孢子胚胎发生系统为体系,借助PLC特异抑制新霉素,研究了NtPLC对烟草小孢子胚胎发育早期细胞命运转换的影响。主要实验结果如下:1.用MEME在线网站与Smrat基因软件分析了NtPLC的序列,蛋白质结构域与保守域,结果表明,所有NtPLC都有完整的X,Y结构域和C2结构域,均符合PLCζ的结构。差异性主要出现于保守基序差异以及可变域的差异。NtPLC1,NtPLC2与NtPLC3同源性高,在同一个亚家族内;NtPLC4与NtPLC4L同源性高,在同一个亚家族内;NtPLC6与其他五个基因的同源性较低,处于另一个PLC亚家族内,该亚家族内仅有NtPLC6来源于烟草。茄科植物的PLC基因和十字花科的同源性较低,与禾本科有一定同源性。2.采用RT-qPCR分析了PLC基因家族在烟草各组织中基因转录的差异表达变化,结果暗示了NtPLC4与NtPLC4L不参与调控烟草小孢子的胚胎发生,NtPLC1仅参与植物配子体发育,NtPLC2,NtPLC3与NtPLC6有可能参与调控了植物的胚胎发生。3.烟草小孢子活性不受新霉素浓度增加的影响,但小孢子热激和饥饿处理后,新霉素处理和未处理的小孢子的活性随处理时间的延长,小孢子的活力逐渐减低。5 d后小孢子的活性下降至50%。4.随着新霉素浓度的增加,小孢子胚胎发生的频率逐渐降低,新霉素浓度为5μM时,小孢子几乎不能胚胎发生。进一步分析NtPLC基因的表达变化,结果推测,PLC2和PLC3可能参与了烟草小孢子胚胎发生的调控。5.小孢子胚胎发育早期时NtPLC受抑制会导致烟草小孢子的内质网及脂质的降解速度变缓,细胞核内迁时期后延。在转入营养生长阶段,NtPLC受抑制会导致小孢子发育模式发生改变,发育进度后延。6.新霉素对油菜小孢子的胚胎发生同样产生了抑制作用,导致油菜小孢子胚胎发育迟缓,并且分裂率显著降低,分裂模式发生异常。