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摘要被子植物的有性生殖过程是植物生活的重要环节，与农作物产量形成密切相关。双受精过程的完成需要借助花粉管将精细胞运送到由珠被所包被的胚囊里面去，因此花粉管在体内的生长状况决定了最终的受精效率。花粉管在体内生长时，需要穿越雌蕊传导组织的细胞，同时也要感知并应答雌蕊及胚珠分泌的信号。本博士论文通过对实验室先期分离得到的低结实率突变体ipod1（in vivo pollen tube defect1）的表型鉴定和基因功能研究，认识花粉管在体内生长的调控机制。细胞学观察发现ipod1突变体的花粉发育正常，花粉管离体生长也没有异常，但表现出雄性不育。进一步通过花粉管染色和扫描电镜观察发现，突变体花粉管在柱头内生长缓慢，大部分花粉管不能及时有效的把精细胞传递到胚囊。少量从传导组织内穿出在隔膜表面生长的突变体花粉管能够正常地感知胚囊信号的吸引，沿着珠柄向着珠孔进行生长，并最终进入珠孔，完成受精，显示突变体的花粉管导向过程没有受到影响。对iPOD1基因进行生物信息学分析，预测该基因编码一个含462个氨基酸的蛋白，其N端存在一个跨膜结构域，C端是一个可能的碱性植物神经酰胺酶结构域。将该基因的不同区段转化ipod1突变体植株，发现只有包含完整的跨膜结构域和碱性植物神经酰胺酶结构域的基因才能互补突变体的表型，这一结果说明iPOD1的跨膜结构域和碱性植物神经酰胺酶结构域对于其执行生物学功能都是必不可少的。iPOD1基因在成熟花粉、花粉管和角果表皮的保卫细胞中特异性表达，在其它组织和细胞中未见表达。通过iPOD1-GFP/mCherry蛋白亚细胞定位研究证实，iPOD1存在于高尔基体中。生物化学实验证明iPOD1具有碱性神经酰胺酶活性。ipod1突变体角果表皮的气孔对于ABA不敏感，对S1P(sphingosine-1-phosphate)的反应则和野生型没有显著差异，说明iPOD1基因参与气孔保卫细胞的膨压调控，提示ipod1突变体花粉管体内生长的缺陷也有可能是由于其膨压调节异常而引起的。对体外萌发生长的花粉管增加外部压力，模拟体内生长的压力环境，结果显示ipod1突变体花粉管同样表现出生长缓慢的缺陷。此外，ipod1突变体花粉管在含有20％蔗糖的液体培养基中也表现出生长变慢的缺陷，该缺陷能被外施10μM S1P恢复。通过质壁分离法对花粉管的膨压进行测定，发现突变体花粉管能产生比野生型花粉管更高的膨压。iPOD1基因在花粉管内的表达受环境中渗透压的诱导。进一步提示，iPOD1基因突变导致花粉管体内生长的缺陷可能由于自身膨压调节的异常所致。以上研究结果表明，神经酰胺信号途径在花粉体内生长中具有重要的调控作用。