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高等植物的整个生命周期可分为孢子体营养发育过程以及配子体生殖发育过程。在雄性生殖发育中,孢子体绒毡层对于花粉以及花粉壁的发育起到至关重要的作用:为小孢子提供必需的营养,降解胼胝质使小孢子从四分体中释放,提供转运孢粉素前体构成花粉外壁结构,启动细胞凋亡程序等。Defective in tapetal development and function 1(TDF1)编码一个R2R3 MYB家族的转录因子,其在花药发育早期的绒毡层和小孢子中均有特异表达,为绒毡层早期的发育及功能起到重要的作用。然而,TDF1及其下游调控基因组成的转录调控通路,以及TDF1在绒毡层和花粉发育过程中所涉及到的具体生物学途径仍有待深入研究。在本文中,通过获得TDF1融合GFP/MYC/FLAG/HA各标签蛋白的互补转基因株系,利用染色质免疫共沉淀(Ch IP)和凝胶迁移滞后实验(EMSA)体内/体外证明TDF1可以直接结合于AMS启动子的AACCT结合位点上。此外,烟草瞬时表达系统证明TDF1可以直接调控AMS表达。然而,Rescue实验获得tdf1/tdf1突变体背景的Pro DYT1:AMS转基因株系表明即使AMS能够正常表达,仍不能恢复tdf1的突变表型。由此,我们利用烟草叶片表达TDF1与AMS蛋白进行免疫共沉淀,结果表明TDF1与AMS蛋白能够相互作用,而这种互作方式有可能对激活AMS的下游靶基因起到关键作用。基因芯片分析表明TDF1调控的基因主要参与到各类酶家族、细胞壁合成和细胞发育的途径中,这提示了TDF1与绒毡层细胞分化/细胞壁修饰/细胞发育的生物学过程有着密切联系。因此,结合tdf1绒毡层细胞分裂增多、空泡化严重的表型,我们发现TDF1还可以直接调控SKS11、SKS13、SKS18、EXPB5基因,从而抑制细胞分裂、促进细胞壁扩大来满足绒毡层快速的转入分泌型。SKS18基因特异在花药发育第6~7期的绒毡层中表达。SKS18-GFP则在第6~7期特异定位在绒毡层的细胞壁/细胞膜上,之后则逐渐迁移至小孢子膜上和药室腔里。另一方面,我们体内/体外证明AMS可以直接调控MS188和TEK的表达,从而调控花粉外壁外层与外壁内层的发育。此外,我们通过对Pro AMS:TEK:GFP和Pro AMS:MS188:GFP转基因株系的观察,表明提前表达TEK和MS188均会对野生型背景的花粉壁发育造成严重影响,从而导致花粉完全败育。由此,进一步表明花粉壁发育时序的重要性。基于以上结果,本文阐明了转录因子TDF1及其下游转录调控网络对绒毡层分化以及花粉壁发育所起到的生物学作用。