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在真核生物酵母和人类中,动粒是一种保守的大分子蛋白复合物,聚集在着丝粒上,并介导配对的姐妹染色单体以一种与染色单体分离相容的双极方式附着在纺锤体微管（microtubules,MTs）上。动粒可以分为内层和外层结构。内层动粒的核心成员是组成性动粒相关网络（constitutive centromere-associated network,CCAN）,它们与染色体松散的结合;而外层动粒的核心是与纺锤体微管相结合的KNLL、MIS12和NDC80复合体（KMN）组成的网络。其中,NDC80复合体由4个亚基组成,包括NUF2（NUCLEAR FILAMENT-CONTAINING PROTEIN 2,核纤维动粒蛋白2）、SPC25（SPINDLE POLE BODY COMPONENT 25,纺锤极体成分25）、NDC80（NUCLEAR DIVISION CYCLE 80,核分裂周期80）/HEC1（HIGHLY EXPRESSED IN CANCER 1,癌症细胞高表达1）和SPC24（SPINDLE POLE BODY COMPONENT 24）,它们充当着动粒和微管之间的桥梁作用。但是,高等植物中关于动粒特别是NDC80复合体研究甚少。本研究揭示了At NUF2通过调节有丝分裂过程的纺锤体微管分布以及影响染色体的分离,导致细胞分裂停滞;体外蛋白结合实验证实At NUF2（拟南芥核纤维动粒蛋白2）和At SPC25与微管直接结合。这些研究对于解析拟南芥早期胚胎和胚乳发育,以及胚后营养生长具有重要的理论意义。获得的主要结果如下:1.拟南芥NUF2基因影响孢子体发育鉴定并分析了拟南芥NUF2基因的3个T-DNA插入突变体nuf2-1,nuf2-2和nuf2-3,它们分别插在该基因的第1个,第4个和第6个内含子上,均为杂合突变体,且后代无纯合体植株。对nuf2-1和nuf2-3杂合体的营养生长阶段开展表型观察,发现它们与野生型没有差异。成熟种子解剖观察发现,角果中的白色胚珠分别为24.69%（nuf2-1/+）、24.57%（nuf2-2/+）和24.89%（nuf2-3/+）。对突变体nuf2-1/+自交子代的分离比率进行分析,结果表明遗传分离比约为2:1（杂合子:野生型）,而非预期的3:1,表明T-DNA插入导致隐性纯合致死,因此无法获得纯合植株。为了确定雄性和雌性配子体的传递率,将野生型Col与突变体nuf2-1/+进行互交,结果表明雄配子体和雌配子体的分离比接近预期的1:1,表明雄雌配子体的育性都是正常的。采用BASTA抗性筛选并鉴定nuf2-3/+突变体自交和互交后代植株,获得了相似的分离比。遗传回补实验证明,突变体的表型均能被完全回补,表明败育表型确实是由于At NUF2基因的突变导致的。2.拟南芥NUF2基因影响早期胚胎和胚乳发育对突变体nuf2-2和nuf2-3杂合体植株的胚珠进行观察,发现一部分白化胚珠的胚胎停滞在大约2-4个细胞胚体时期,并伴随着稀少而膨大的胚乳游离核,而另一部分胚胎停滞在异常早球形胚时期,并伴随着相对较多的胚乳核。对异常发育的胚胎进行统计,发现比例为20.98%-26.89%之间,与种子败育率一致。对授粉后6天的胚珠进行观察,结果显示野生型胚珠已完成胚乳细胞化,而突变型nuf2-3/+胚珠中稀疏增大的胚乳核沿胚囊壁零星分布,未能进行细胞化,结果表明拟南芥NUF基因的突变影响早期胚胎和胚乳的发育,最终导致种子败育。3.动粒蛋白At NUF2和At SPC25均与纺锤体微管共定位研究发现At NUF2和At SPC25均在有丝分裂中保持与CENH3或者HTR12抗体标记的着丝粒以及α-Tubulin抗体标记的纺锤体微管动态共定位,表明它们均为保守的动粒蛋白,在有丝分裂中具有重要的功能。并且,At NUF2,At NDC80和At SPC25均在营养生长期许多组织器官以及生殖生长期的花器官中广泛表达,暗示它们在相同事件中发挥类似的生物学功能。4.获得部分回补突变体nuf2-3/+DA植株利用胚乳特异启动子FIS2pro和胚胎特异启动子DD45pro::ABI3pro驱动At NUF2基因表达以分别回补突变体nuf2-3/+,发现在nuf2-3/+FIS2pro::At NUF2株系中胚乳游离核并未被回补;而在nuf2-3/+DD45;ABI3pro::At NUF2(nuf2-3/+DA)株系中胚胎分别发育至异常球形胚和子叶形胚,且胚珠败育率从24.89%下降至13.07%,这些结果表明At NUF2对胚胎和胚乳的早期发育均发挥着重要的功能。5.At NUF2参与调节有丝分裂过程中纺锤体形成和染色体分离对部分回补纯合幼苗nuf2-3/-DD45;ABI3pro::At NUF2(nuf2-3/-DA)进行表型分析,发现与野生型相比其植株矮小,生长至两周的幼苗只能长出一对真叶或没有真叶,根的长度明显变短,根尖分生区细胞活性降低且伴随着细胞凋亡,幼苗继续生长至一个月左右最终死亡。对根尖分生区细胞进行α-Tubulin抗体免疫染色,发现有丝分裂前期和中期时突变体与野生型无明显差异,而后期时突变体nuf2-3/-DA中出现明显分布不均匀的纺锤体,染色体迁移行为出现缺陷,造成染色体滞后。末期时,突变体nuf2-3/-DA细胞中很少有纺锤体纤维沉积在预期的成膜体区,最终不能形成有规则的纺锤体,并且染色体的行为异常,最终导致幼苗根细胞停止生长。这一结果表明,At NUF2参与调节有丝分裂过程中纺锤体形成和子代细胞染色体的行为。6.NDC80复合体在不同物种中具有保守性在不同物种中At NUF2,At NDC80和At SPC25存在着保守特性,且均包含微管结合的位点。利用酵母双杂交实验证实At NUF2,At NDC80和At SPC25每两个蛋白之间可以相互作用。同时,研究发现At NUF2与At SPC25可以在体外直接与微管结合,且At SPC25具有较强的结合能力,这与酵母和人类中的研究结果有所差异,表明随着真核生物的不断演化,它们的生物学功能出现差异。