细胞骨架参与了许多生命活动过程,包括维持细胞的形态,参与细胞分裂、细胞运动及物质运输等。微管的分布及排列方式对细胞的形态维持非常重要。在拟南芥中,如果微管蛋白发生突变,或者一些突变的微管结合蛋白与微管结合后,引起微管的排列发生紊乱,植株快速生长的组织和器官就表现出旋转生长、叶表皮细胞分裂异常等表型。本实验室通过EMS诱变筛选到一个tub4S95F突变体,其主要表型为植株莲座叶呈右旋生长,叶片扁平细胞肿胀,光照培养条件下下胚轴变短变粗,暗培养条件下下胚轴变短且呈扭曲状。流式细胞术检测发现,在tub4S95F中,4C、8C和16C的细胞明显高于野生型,说明tub4S95F中核内复制增强导致叶扁平细胞肿胀。用图位克隆的方法对tub4S95F突变体进行基因定位,最终将突变基因定位在200 Kb之内;测序发现,位于该区间内的TUB4基因发生了一个C到T的点突变,导致第95位的丝氨酸(S)变成了苯丙氨酸(F)。用CaMV 35S-GFP强启动子和自身启动子分别连接正常的TUB4基因,转入tub4S95F突变体后都能恢复叶扁平细胞和下胚轴缺陷的表型,证明tub4S95F叶扁平细胞肿胀、下胚轴变短扭曲的表型确实是由tub4S95F导致的。为了进一步研究微管蛋白对植株生长发育的影响,我们又研究了TUB4的T-DNA插入突变体(tub4-1、tub4-2),其中tub4-1的插入位点在启动子区,tub4-2的插入位点在3’UTR区,这两个株系中TUB4的表达量与野生型相比都降低了,使得植株没有可见表型。通过对其它微管蛋白点突变体的研究发现,植株莲座叶都呈左旋或右旋生长的方式,叶表皮细胞有中度或严重缺陷,有的下胚轴呈扭曲生长。表明TUB4点突变对植株造成的影响要远远大于由T-DNA插入引起的表达量降低对植株造成的影响。此外,将TUB4右旋生长突变体tub4S95F与左旋生长突变体tub4S351F杂交,发现F1代植株的下胚轴、叶表皮细胞都正常生长。