梅(Prunus mume Sieb.et Zucc),为我国传统果树,梅花享有国花的美誉,研究表明梅果实具有较高的营养价值且含有B1(C19H22O6)物质,该物质具有抑癌作用,常食梅果实,对于预防肠胃癌具有良好的效果。然而,梅雌蕊败育现象严重,梅花芽在生长发育过程中常受到极端气候,逆境等一些环境因素的影响而发生败育现象。研究表明,梅雌蕊败育现象和自身的调控基因有重要的关系。生长素响应因子在植物体内可以作为生长素的受体,直接或间接的调控植物的生长发育。许多研究表明植物花败育与内源激素含量的变化存在一定关系,但有关梅花败育与激素关系的研究国内外鲜有报道。植物基因启动子中包含多种重要的顺式作用元件,在转录水平上参与调控下游相应基因表达,从而使植物能够抵御外界环境胁迫。本研究参照前人的研究结果,运用RT-PCR方法在从梅品种‘大嵌蒂’的早期花芽中分离克隆出PmARF13和PmARF17基因,并通过生物信息学方法分析了其基因结构和功能特征。实时荧光定量检测了 PmARF13和PmARF17基因在梅品种‘大嵌蒂’和‘龙眼’不同时期花芽和叶芽、‘大嵌蒂’不同雌蕊形态花芽、‘大嵌蒂’不同成熟花器官的时空表达情况;亚细胞定位技术确定了PmARF17基因转录蛋白在细胞中发挥作用的部位;梅早期花芽和叶芽,以及盛花期不同花器官激素含量的测定,并与PmARF13和PmARF17基因表达的关联分析,为生长素响应因子ARF与植物激素之间调控机制的研究提供了重要参考,为梅雌蕊败育机理提供了重要的理论依据;对梅PmARF17基因启动子进行深入研究有助于了解生长素响应基因在梅雌蕊发育中的转录调控机制。主要研究结果如下:1、从梅品种‘大嵌蒂’中克隆得到2600 bp的PmARF13基因。结果表明,其编码蛋白推测为不稳定、水溶性、非分泌跨膜蛋白,且为细胞核蛋白。系统发育进化树及同源比对表明,PmARF13蛋白与其他植物的生长素响应因子蛋白序列相似度很高,PmARF13的N端具有高等植物转录因子特有的B3-DNA结合域,C端具有AUX/IAA二聚化结构域,同时含有Auxin response factor元件,保守区与其他物种相似度很高。2、从梅品种‘大嵌蒂’中克隆得到2342 bp的PmARF17基因。结果表明,该基因编码蛋白推测为不稳定、水溶性、非分泌跨膜蛋白。系统发育进化树及同源比对表明,PmARF17蛋白与其他植物的生长素响应因子蛋白序列相似度很高,PmARF17N端及C端蛋白序列较为保守,与其他植物ARF蛋白相似度高。3、PmARF13基因在10月、1月份花芽中起到重要的调控作用,PmARF13基因可能起到促进雄蕊发育的作用,可能通过调控雄蕊和萼片的生长来影响梅的花发育过程。PmARF17基因在1 1月、12月、1月雌蕊发育重要时期起到重要的调控作用,PmARF17基因促进或维持‘大嵌蒂’雌蕊正常发育,在一定程度能减轻梅雌蕊败育现象,可能是梅雌蕊发育的正调控基因;PmARF17基因对于梅雄蕊的发育也起到重要的调控作用,可能通过调控雄蕊的生长影响梅的花发育及雌蕊败育进程。激光扫描共聚焦的方法发现PmARF17蛋白被定位到细胞核和细胞膜上。4、梅不同类型花芽、叶芽、花器官中内源激素的测定及与PmARF13、PmARF17基因的表达关联分析表明:在梅花生长发育过程中,PmRF13基因可能与IAA、ABA、ZT起到协同作用。PmARF13基因可能通过调控雄蕊IAA水平影响梅的雌蕊发育,通过负调控GA3含量来影响花瓣的生长发育,进而影响梅的花发育进程。PmARF13基因在可能通过负调控雌蕊、雄蕊、花瓣及萼片中ZT含量来影响梅的花发育进程。ABA含量的变化与PmARF17基因在‘大嵌蒂’花芽和叶芽中的表达总体上呈现出相反的趋势,在梅雌蕊发育中可能互为拮抗作用。PmARF17基因和ZT在梅花芽生长发育过程中可能互为拮抗作用。PmARF17基因的表达与GA3含量在梅雌蕊发育中可能互为协同作用,通过共同调节雌蕊和雄蕊中GA3含量来影响梅的花发育及雌蕊败育进程。PmARF17基因可能通过负向调控雌蕊、雄蕊及花瓣中ABA的含量来影响梅的花发育及雌蕊败育进程。PmARF17基因可能通过正向调控雌蕊、雄蕊、萼片中ZT含量来影响梅的花发育。5、克隆得到2037 bp PmARF17启动子序列。该启动子含有赤霉素响应元件GARE-motif、水杨酸响应元件TCA-element、核心启动子元件TATA-Box、光应答元件BoxI、GAG-motif等。农杆菌介导的该启动子瞬时侵染拟南芥实验表明,PmARF17启动子具有启动活性,可以启动其下游GUS基因的表达,使拟南芥雄蕊、花瓣及根部特异性呈现蓝色。推测PmARF17启动子在梅花发育进程中对下游基因起到重要的调控作用,可为ARF在梅雌蕊败育中信号转导途径的研究提供重要参考。