核糖体是合成蛋白质的场所,为生物体合成大量蛋白质,但核糖体的合成是一个极其复杂的精细调控过程,需要多种核糖体结构蛋白及核糖体合成因子共同参与。核糖体合成相关基因发生突变会引起生物体发育延迟或者胚胎败育,说明与核糖体合成相关的基因参与植物生长发育的调节。在植物生长发育过程中,几乎所有的生物胁迫和非生物胁迫都会引起氧化胁迫反应。过激的氧化胁迫反应可能会损害细胞成分并导致细胞组分功能丧失,严重抑制植物生长发育。所以研究植物对氧化胁迫的响应机理,对于提高植物生物量及种子产量具有非常重要的意义。本文从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变突变体库中筛选到一株植株矮小、根短突变体,命名为dsr(dwarf&short root)1。通过图位克隆技术确定突变基因为At1G67120(At MDN1)。At MDN1(AAA-ATPase)是参与核糖体合成、分子量较大的核糖体合成因子,然而它在植物生长发育中的具体功能及响应非生物胁迫的机制还不清楚。本文通过表型分析、差异蛋白质组学分析、组织染色、石蜡切片、酶活性测定等方法发现At MDN1突变后,拟南芥生长发育受到抑制,对甲基紫精诱导的氧化胁迫抗性增强,并对At MDN1调节拟南芥生长发育与响应甲基紫精的机理进行分析,主要结果如下:(1)在正常生长条件下,dsr1种子萌发速率延迟,植株生长受到严重抑制,多数种子发育败育。通过图位克隆技术发现At1G67120(At MDN1)基因外显子发生单碱基突变,即编码区第11512位的鸟嘌呤(G)突变为腺嘌呤(A),导致密码子由GAA突变为AAA,其对应的第3838位谷氨酸突变为赖氨酸。因此把dsr1更名为mdn1-1。(2)进化树分析及氨基酸序列比对结果表明,At MDN1及其植物物种中的同源基因序列具有相似性,第3838位突变位点的谷氨酸在植物中非常保守,说明该位点对At MDN1及其他物种的同源蛋白功能发挥具有重要作用。(3)q RT-PCR表达模式分析结果表明At MDN1在拟南芥幼苗、根、茎、叶、花和发育的种子中表达。在发育的种子、根尖和茎尖表达较高。At MDN1启动子驱动的GUS染色结果表明At MDN1在萌发的种子、幼苗根尖和茎尖表达量较高。(4)利用非标记(Lable-free)蛋白质定量技术,以野生型(WT)和mdn1-1幼苗为材料,进行差异蛋白质谱分析。结果表明4888个蛋白质在WT和mdn1-1中均能鉴定到,分别为WT和mdn1-1蛋白质总数的87.22%和74.31%;716(12.78%)种蛋白质只在WT中鉴定到,而1689(25.69%)种蛋白质只在mdn1-1中鉴定到。差异表达蛋白的GO分析结果显示核糖体RNA加工过程、核糖体合成过程以及氧化胁迫尤其是过氧化氢分解过程发生显著变化。(5)28种植物Ⅲ类过氧化物酶家族蛋白(ClassⅢPeroxidases,PrxⅢs)在mdn1-1中表达量显著高于WT。酶活性测定结果表明mdn1-1中PrxⅢs总活性显著高于WT。间苯三酚-盐酸染色实验表明mdn1-1幼苗下胚轴细胞、成苗茎细胞的木质化程度显著高于WT。而mdn1-1根尖分生区细胞数目减少,下胚轴长度变短,茎直径减小,维管束数目减少,成苗莲座叶数目减少,下表皮细胞发育异常。表明At MDN1突变,PrxⅢs总活性提高可能是细胞木质化程度加剧、细胞生长与分裂分化受到抑制及植株发育受到抑制的原因之一。(6)甲基紫精(MV)胁迫处理下,WT幼苗鲜重下降60%,而mdn1-1下降29%,说明mdn1-1幼苗对MV抗性显著提高。喷施50μM MV 24h后,WT叶片出现严重萎蔫现象,而mdn1-1叶片与未处理的差异较小;喷施50μM MV 48h后,WT叶片出现严重白化现象,而mdn1-1叶片只有叶边缘轻微的白化现象。表明At MDN1突变,PrxⅢs总活性提高,可能是增强拟南芥应对甲基紫精诱导的氧化胁迫抗性的原因之一。