在豆科植物根瘤形成过程中,根瘤菌主要是通过根毛进行侵染,而根瘤菌分泌的结瘤因子作为重要的信号分子是根瘤形成所必需的.结瘤因子作用于豆科植物根毛细胞后迅速引起后者在生理、生化和形态上的一些变化,包括根毛细胞膜去极化、胞质中Ca<2+>浓度增加及振荡变化、胞质碱化和根毛变形等.许多先前的研究结果表明,与结瘤因子作用相关的Ca<2+>、K<+>等离子的跨根毛细胞质膜的流动及其调控可能在结瘤因子作用于根毛的早期信号转导过程中起重要作用.但迄今尚无直接的实验证明证明Ca<2+>、K<+>参与这一过程的机制为何.该论文工作假设,结瘤因子可能通过直接或间接地调控根毛细胞质膜上Ca<2+>、K<+>离子通道而调节Ca<2+>、K<+>的跨膜流动,结果导致根毛胞质Ca<2+>、K<+>水平发生变化、最终引起根毛变形等.围绕这一科学命题,该论文工作以苜蓿(Medicago sativa)和苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)为实验材料,以根结瘤、根毛变形和Ca<2+>、K<+>通道活性为观测指标,系统地探讨了Ca<2+>、K<+>在根毛变形中的作用和结瘤因子对Ca<2+>、K<+>通道活性的调控,综合分析了跨根毛质膜Ca<2+>、K<+>流动及其变化与根毛变形早期信号转导过程的可能关系等.结合分析实验结果表明,Ca<2+>和K<+>是结瘤因子引起根毛变形早期信号转导过程所必需的因子,根毛细胞外环境中的Ca<2+>和K<+>通过根毛质膜上相应通道的内流参与了根毛变形及根毛结瘤的早期信号转导过程.结瘤因子可能间接或直接地首先影响根毛细胞由内向Ca<2+>通道介导的Ca<2+>内流,Ca<2+>内流变化所导致的胞质Ca<2+>变化进一步调控内向K<+>电流或其它功能蛋白与信号分子的活性而影响根毛细胞的一系列生理生化过程.论文最后讨论了结瘤因子通过对根毛细胞Ca<2+>、K<+>跨膜运输的调节而诱导根毛变形的早期信号转导作用模式.