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TAPETUM DETERMINANT1（TPD1）基因编码1个含176个氨基酸的小蛋白与EMS1基因编码的一个LRR-RLK（富亮氨酸）蛋白受体激酶共同作用,参与花粉形成的调控并可在心皮进行异位表达,参与心皮形态建成。为探讨TPD1基因在十字花科植物拟南芥、荠菜心皮形态建成中的作用,本研究克隆了荠菜的TPD1基因,并开展相关的生物学功能研究,取得了以下研究结果:1.根据Genebank收录的红花荠菜序列,利用同源克隆的方法克隆了野生型荠菜（Capsella bursa-pastoris）CbTPD1基因,该基因全长2934 bp,其中启动子序列为1561bp,cDNA序列528bp,生物信息学分析表明荠菜CbTPD1与拟南芥AtTPD1基因核苷酸序列同源性为86.4%,其中荠菜CbTPD1编码的175个氨基酸与拟南芥AtTPD1氨基酸序列同源性为81.4%。为探讨CbTPD1、AtTPD1基因在心皮发育过程中的表达差异,利用荠菜CbTPD1与拟南芥AtTPD1cDNA基因序列设计荧光定量PCR引物,选择Actin2为内参基因,分别取花器发育的第12期、15期和17期心皮,提取总RNA反转录后进行荧光定量表达分析。结果表明,TPD1在拟南芥、荠菜心皮发育的这3个时期其表达量均呈上升趋势,其中在花器发育的第12期CbTPD1基因在心皮中的表达量明显高于AtTPD1基因,因此推测TPD1基因的表达差异可能是影响两者心皮形态差异的重要因子。2.对荠菜CbTPD1、拟南芥AtTPD1基因启动子元件的比较分析发现:二者均具有植物启动子最基本的高转录水平调控因子、光响应元件、茉莉酸酯、赤霉素响应等元件。但二者的逆境胁迫响应元件存在较大差异如:胚乳表达元件,以及对赤霉素,水杨酸的响应等元件。通过构建荠菜CbTPD1pro启动子的GUS报告载体系统,转化Columbia生态型拟南芥,对T2代幼苗,花序,心皮等组织部位进行GUS染色观察,其结果表明:荠菜与拟南芥的TPD1基因在表达模式上基本一致,分别在花丝,柱头,蜜腺等部位表达。其区别是CbTPD1不在花药中表达,而AtTPD1则在花药中表达明显,说明在花药发育过程中,荠菜与拟南芥TPD1基因表达模式不同,可能正是这种差异使CbTPD1更多的在心皮部位表达而最终导致两者心皮形态的差异。3.为验证CbTPD1基因的功能,分别构建35S::CbTPD1异位表达载体,CbTPD1pro::CbTPD1特异性表达载体,转化Columbia生态型拟南芥,对转基因植株T2代成熟心皮的形态学观察发现:35S::CbTPD1在拟南芥心皮的异位表达,使拟南芥心皮的长、宽度明显小于野生型拟南芥,形态类似于TPD1突变体呈短柱状。CbTPD1pro::CbTPD1的特异性表达也导致了拟南芥心皮形态变短、变宽,说明荠菜CbTPD1可在拟南芥心皮中异位表达。但与AtTPD1在拟南芥心皮中异位表达结果不同的是35S::CbTPD1在拟南芥心皮的异位表达导致部分心皮、胚珠发育不良,在花器官发育的第18,19期仍有少数花瓣黏附在心皮上难以脱落,CbTPD1pro::CbTPD1在拟南芥心皮的特异性表达虽使心皮形态变短、变宽,但整体变化程度弱于35S::CbTPD1且植株及心皮生长发育正常。由此可以推断由于启动子的不同,导致了CbTPD1的表达时期、部位及表达量的差异,同时也说明CbTPD1有可能参与了心皮的形态建成并参与其他基因的网络调控,从而对植株的生理代谢和发育产生影响,CbTPD1和AtTPD1的表达调控模式可能存在较大差异。4.为进一步探究荠菜与拟南芥胁迫元件响应之间的差异对两者心皮形态建成的影响,分别用不同浓度的赤霉素GA3、水杨酸SA溶液处理未开花的转CbTPD1pro::CbTPD1拟南芥植株,结果显示:经赤霉素GA3处理后,荠菜、拟南芥心皮的长、宽度比未处理均有变化,说明缺少GARE-motif赤霉素响应元件的CbTPD1pro,在植物感受外源赤霉素GA3刺激后,与TPD1相关联的生长素极性运输基因PIN3,PIN7等响应赤霉素GA3并改变正常的赤霉素调控网络,使参与生长素侧向运输的PIN3,PIN7等发挥作用,最终引起心皮长、宽度的变化。水杨酸的调控受光响应的影响,无水杨酸响应元件的CbTPD1在受到外源水杨酸SA诱导后,利用其特有的光响应元件间接参与水杨酸调控途径,从而导致心皮形态宽度的变化。