光形态建成是光通过激活一系列信号分子调控植物组织和器官建成的过程。转录因子LONG HYPOCOTYL 5（HY5）是光形态建成的正调控因子,参与众多植物生长与发育进程,如细胞伸长与增殖、叶绿体发育、色素累积和养分同化等。同时,HY5在其它如激素、营养、萜烯合成、防御和温度反应等信号转导途径中也发挥重要作用。植物器官再生主要包括不定根和不定芽的再生,这些发育过程基于植物细胞多能性和全能性的特性。控制植物再生的主要因素包括伤口或胁迫信号、光、激素、转录因子和表观遗传因子等。揭示上述因素如何相互作用、如何影响细胞分裂与分化和细胞命运重编程从而最终发育成一个完整器官或个体的机制将为建立植物高效再生方法奠定理论基础。我们的前期研究工作发现HY5参与拟南芥根自主性地调控侧根发育和根系构型,由于不定根和愈伤组织形成以及芽再生与侧根发生类似,都起始于带有根原基属性的再生潜能细胞,而且光在不定芽诱导中是一个必要的环境因子,故我们猜想HY5可能在这些发育过程发挥着重要作用。因此,本研究借助拟南芥遗传突变体和基因表达分析,试图从植物生理学、分子生物学和遗传学等水平揭示HY5在再生调控方面的功能以及可能的分子机理。主要结论如下:1.借助建立的不定根和愈伤组织形成以及“两步法”芽再生体系对hy5突变体进行表型分析发现:hy5突变体不定根数和单个离体幼苗产生不定根数显著多于野生型植株;hy5突变体愈伤组织形成能力显著强于野生型植株（以完整的幼苗作为外植体）;hy5突变体外植体不泛绿,呈现白色（以切割的下胚轴一部分作为外植体）,芽再生能力显著弱于野生型植株。上述数据说明HY5能够调控拟南芥不定根和愈伤组织形成以及芽再生;2.利用HY5:GUS启动子融合报告基因植株对HY5表达进行分析发现,HY5可以在不定根和愈伤组织形成的各个时期表达,且HY5在芽再生第一步48 h开始表达,并在之后各个时期持续性表达,进一步表明HY5在不定根和愈伤组织形成以及芽再生中发挥显著的作用;3.对HY5同源蛋白HYH和一个下游关键转录因子PIF4的功能缺失突变体hyh和pif4及其相关双突进行表型分析发现,在不定根和愈伤组织形成以及芽再生中,hyh和pif4及其相关双突与相应对照相比表型无明显差异。利用HYH:GUS和PIF4:GUS开展基因表达分析发现HYH在不定根和愈伤组织形成后期表达且信号微弱,PIF4不在芽再生中表达。综合我们的实验结果表明HYH和PIF4不参与HY5调控拟南芥不定根和愈伤组织形成以及芽再生;4.在不定根和愈伤组织形成实验体系下,通过对hy5突变体背景下的生长素报告基因DR5:GUS的信号进行分析发现,DR5:GUS hy5-2中GUS信号在不定根和愈伤组织形成中表达时间提前、强度或范围均强于对照,表明HY5可能通过影响生长素的分布和/或累积水平调控拟南芥不定根和愈伤组织形成;5.在芽再生实验体系下,增高芽诱导培养基中细胞分裂素浓度对hy5突变体芽再生的影响分析发现,随着浓度的增加hy5突变体外植体颜色始终不泛绿且呈现白色,芽再生数目也未发生显著变化。表明HY5功能缺失不响应细胞分裂素诱导的芽再生,说明HY5是细胞分裂素诱导芽再生的一个关键基因;6.在芽再生实验体系下,通过对hy5突变体背景下的报告基因PIN1:GUS、ARR5:GUS和WUS:GUS-GFP的GUS信号进行分析发现,PIN1:GUS hy5-2、ARR5:GUS hy5-2和WUS:GUS-GFP hy5-2中的GUS信号与对照相比无显著差异,表明HY5既不是通过影响ARR5介导的细胞分裂素信号,也可能不是通过影响愈伤组织细胞再生潜能调控芽再生。综上所述,我们发现光形态建成正调控因子HY5调控拟南芥不定根和愈伤组织形成。尤其显著的是HY5功能缺失导致芽再生功能严重障碍,几乎不产生不定芽。而且,hy5突变体对细胞分裂素呈现不敏感且增高细胞分裂素不能恢复突变体芽再生缺陷表型,说明HY5功能缺失会导致细胞分裂素诱导芽再生出现严重障碍。考虑到光是芽再生的一个必要条件,说明hy5突变体在芽再生中对细胞分裂素呈现不敏感的另外一个可能是因为光信号的缺陷导致,进一步说明光和光信号在芽再生中的重要作用。结合他人的成果和我们的实验数据,我们认为HY5不仅调控了生长素和细胞分裂素之间的平衡来调控不定根和愈伤组织的形成,而且作为光信号下游的一个转录因子可能连接了光信号和细胞分裂素信号途径调控芽再生。