脂肪酸是生物体的基本构成单位之一,在植物生长发育的多个方面都起到重要的作用。不仅作为重要的能源物质,为生物体的新陈代谢过程提供能量,也能作为一些信号分子的前体,参与机体的调控过程中。另外,脂肪酸能够参加种子甘油酯和生物膜脂的合成,为植物表面蜡质、角质、根和茎软木脂以及花粉外壁的形成供应重要的前体物质,使植物在生长发育的过程中,对不利的外部环境有较强的抵御能力。在植物体内,脂肪酸的从头合成主要在质体内完成,在脂肪酸合成酶复合体的催化下,经过一系列缩合、还原、脱水和还原的过程,生成相应的C16:0,C18:0和C18:1脂肪酸,并运往内质网中执行进一步的修饰和加工。而脂类的运输是在大量的脂类运输蛋白协调下并受到相关转录诱导因子的调控。因此,这些蛋白在维持植物体内脂类平衡和植物生长发育方面也至关重要。之前关于脂类运输研究较多集中在植物表面脂类物质的运输。例如LTP(Lipid transport protein)和ABCG(ATP-binding cassette transporter proteins-G)两类转运蛋白,它们主要定位在细胞膜上或细胞膜外侧,参加脂肪酸从细胞内向细胞外的运输过程。近期的研究发现,拟南芥FAX1(Fatty acid transport 1)蛋白定位于质体内膜上,能够负责质体上从头合成脂肪酸的往外跨膜的运输,其突变体的生物量、雄性育性以及脂肪酸含量均有显著的变化,表明该基因的突变不仅能够影响植物的营养生长,也能影响其生殖生长。fax1突变体在生长发育的过程中,植株明显较野生型植株矮小,且突变体的花粉外壁不能正常的形成,导致产生不可育的角果。另外,在对fax1叶片和花组织细胞内游离脂肪酸和膜脂成分进行分析时,发现来源于质体内的脂类物质含量显著提高,而来源于内质网上的脂类物质含量却明显减少,但是FAX1基因的突变并不影响器官茎表面的蜡质和角质的总量。到目前为止,FAX1影响植物雄性生殖过程的机制未明。本研究中,首先,我们深入分析了拟南芥fax1突变体花药和花粉生长发育过程,通过花粉粒染色观察、电镜扫描观察和花药不同发育阶段的半薄切片观察结果证明,FAX1的突变延缓了花药绒毡层的降解,导致突变体花粉壁的发育异常和花粉活力下降。正反交实验结果表明,FAX1突变确实影响到植株的雄性发育。除此之外,GUS染色和q RTPCR的基因表达模式分析表明FAX1基因在花发育早期表达上升,最高表达量出现在花药发育的12期。我们对拟南芥fax1突变体未开放的花朵进行了扫描电镜观察,并测定了其角质蜡质,结果显示,FAX1突变会使花朵角质层的化学组分发生显著改变,进而影响花器官的表面发育。其次,我们采用生信方法分析了拟南芥和水稻中FAX1的同源基因,并对水稻中该基因的功能保守性了进行初步的预测。我们的研究结果从多个方面阐明了FAX1影响植物雄性生殖发育的机制,为研究脂类代谢特别是脂类运输对植物生殖发育的影响及机制提供了重要的理论依据和借鉴。