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油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是植物中的一类类固醇激素,可调控许多至关重要的生长发育过程。BR信号由细胞质膜上的受体BRI1和共受体BAK1的胞外结构域共同感知,BRI1和BAK1都是单次跨膜的富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase,LRR-RLKs)。当BR信号缺失时,其受体BRI1的激酶活性受负调因子BKI1的抑制;当BR信号存在时,其可与BRI1和BAK1的胞外结构域结合,引起BKI1的解离,进而导致BRI1与BAK1的激酶结构域相互结合和相互磷酸化激活。BRI1-BL-BAK1复合体可起始BR早期信号的感知并激活下游信号的级联反应。筛选某特异基因的不同突变体,并对这些突变体产生表型的不同分子机制进行深入研究,将有助于发掘该基因更细致的分子生物学功能。在过去的二十年中,科学家们已筛选到了20多种不同类型的bri1突变体,这些突变体对BRI1不同结构域的功能研究做出了巨大贡献。其中的一些弱突变体,如bri1-119,bri1-5和bri1-9,还作为非常优异的遗传筛选材料,对BR合成、代谢和信号转导,乃至与其他通路互作调控元件的发掘做出了重要贡献。为了对BRI1调控BR信号转导的分子机制进行更深入的探究,本研究对TILLING(targeted induced local lesions in genomes)技术诱导的所有可能的BRI1突变点进行了全面的筛选。我们从ABRC(Arabidopsis Biological Resource Center)订购了所有87个BRI1 TILLING有义突变的原始种子。通过dCAPs鉴定发现仅有83个真正含有BRI1突变。由于TILLING诱变的原始背景Col-0中引入了er的突变,加之高剂量的EMS处理可能导致了除BRI1外其它基因的突变,进而导致植物表现出多种非BRI1突变引起的表型。为了排除这些干扰,我们将这些突变体与Col-0至少回交了三代。每一代都用dCAPs的方法鉴定其BRI1的突变。回交三代后,我们发现大部分突变都没有造成显著的表型,只筛选到了9个具有不同程度BR缺陷表型的新型bri1突变体,包括4个微弱突变体(bri1-705,bri1-706,bri1-710和bri1-711),1个弱突变体(bri1-702)和4个强突变体(bri1-703,bri1-704,bri1-708和bri1-709)。同时,我们还对这些突变体产生表型的分子机制进行了深入研究。结果表明,bri1-702是目前为止BRI1活化环中发现的唯一一个弱突变体,bri1-702蛋白在体外的自磷酸化活性降低,且其体内的BAK1磷酸化对BL的响应敏感性也有所降低。bri1-705是一个胞外的突变体,研究发现超表达mBAK并不能对其造成强烈的显性负效应,说明bri1-705的突变可能影响了BRI1和BAK1在胞外的相互作用。进一步的分子动力学结构模拟研究表明该突变很有可能影响了BRI1、BL和BAK1两两之间的氢键的形成。本研究中还发现了一个非常有趣的胞外突变体bri1-706,其表型非常微弱,但其根生长却像bri1强突变体一样对BL几乎不响应。这种对BL处理的生理响应状况与植物缺陷表型不一致的bri1突变体还属首次发现。以前的报道中,bri1-301在体外检测不到激酶活性。但在本研究中,我们发现bri1-301在体内仍然有激酶活性,这一发现澄清了之前人们关于激酶活性对BRI1的功能可能不重要的错误观点。本文的结论对BR信号转导早期事件分子细节的研究具有一定贡献。本研究中发现的新型突变体可作为遗传材料对BR通路的其他调控元件进行进一步的筛选,这些新型bri1的突变体信息也可以对植物中其它RLKs的研究提供重要参考。