● 摘要
生物信息学研究表明，AT2G17350基因在植物中普遍存在，其蛋白序列在植物中高度保守，功能未知。自TAIR网站上购买的拟南芥AT2G17350突变体为杂合突变体( Heterzygous mutant, HT )，自交后代在土壤中种植没有发现纯合突变体( Homozygous mutant, HM )，但在组织培养条件下AT2G17350 纯合突变体可以生长。进一步研究表明AT2G17350基因缺失影响植物叶片、根以及下胚轴的生长，为了阐释AT2G17350基因影响植物生长发育的具体机制，本实验对拟南芥 AT2G17350 纯合突变体与野生型( Wild-type, WT )进行数字基因表达谱(Digital Gene Expression Profiling，DGE)分析，了解了 AT2G17350 基因缺失导致的差异表达基因行使的主要生物学功能和参与的主要生化代谢途径和信号转导途径的一些相关信息。
主要研究内容及结果如下：
1. 研究表明AT2G17350 纯合突变体不能在土壤中生长，但在组织培养条件下，可以找到纯合突变体的存在，且在培养基上生长的幼苗畸形，发育不良。RT-PCR检测AT2G17350 基因的转录情况，结果显示野生型有AT2G17350 基因表达，而AT2G17350 纯合突变体没有AT2G17350 基因表达，表明AT2G17350 基因缺失引起了幼苗畸形。
2. 观察苗龄为10 d、20 d、35 d的拟南芥野生型和AT2G17350纯合突变体植株生长情况及表型。10 d时，野生型叶片呈圆形，颜色浓绿，边缘光滑，而AT2G17350纯合突变体叶片呈细长或残缺状，叶片颜色较淡，呈浅绿色并伴有白色斑点或条纹，叶片边缘参差不齐，根的长度和下胚轴的长度都比野生型短，且差异极显著。20 d时，与野生型植株相比，AT2G17350纯合突变体植株较矮，叶柄较短。35 d时，野生型植株开花结果，而AT2G17350纯合突变体不能开花结果。说明AT2G17350基因缺失影响幼苗的生长发育过程，对叶、根、下胚轴和繁殖影响较为明显。
3. 探究AT2G17350 纯合突变体缺失原因，实验结果如下：a. 通过亚历山大染色法检测花粉活性和扫描电子显微镜观察花粉的表面结构，结果显示WT和HT花粉活性和花粉表面结构都没有显著性差异。说明纯合突变体缺失不是由花粉败育引起的。b. AT2G17350杂合突变体的自交和与野生型正反交，结果显示HT自交后代分离比为WT:HT:HM = 1:1.83:0.73，与野生型正反交后代分离比接近1:1，符合孟德尔遗传定律。说明纯合突变体缺失不是由雌配子体败育引起的，进一步说明纯合突变体缺失不是由花粉败育引起的。c. 统计WT和HT的角果长度、角果胚珠数、种子缺失率和种子表型，结果显示它们都没有显著性差异，说明纯合突变体缺失不是由合子败育引起的。d. 对种子萌发率进行统计，结果显示野生型和AT2G17350突变体种子萌发率也没有显著性差异。说明纯合突变体缺失不是由种子不萌发引起的。
4. 对拟南芥野生型和AT2G17350纯合突变体进行数字基因表达谱分析，与野生型样本相比较，AT2G17350纯合突变体中共有1968条基因表达量变化，其中1353条基因的表达显著上调，615条基因的表达显著下调。Gene Ontology 功能分类分析显示差异表达基因共参与了44个GO term，其中细胞组分11个，分子功能12个，生物学过程21个。其中细胞组分分类中，差异表达基因显著富集于细胞器部分，在分子功能分类中，差异表达基因显著富集于绑定功能和催化功能的结构分子，在生物学过程分类中，差异表达基因显著富集于响应胁迫与刺激途径。推测AT2G17350 基因可能是参与细胞结构组成的一个关键基因，可能与蛋白绑定和催化功能相关，可能参与胁迫与刺激途径。
5. KEGG Pathway 显著性富集分析显示差异表达基因显著性富集的有12条代谢途径，其中核糖体代谢途径的差异表达基因都显著上调，推测AT2G17350 基因可能与蛋白合成和转运有关。光合作用途径和光合作用天线蛋白途径的差异表达基因都显著下调。推测可能参与了光合作用，AT2G173A50纯合突变体叶片颜色比野生型浅，进一步证明AT2G17350基因可能参与了光合作用。