通过对植物根系向水性的机制研究,能够为植物的耐旱能力的提高,耐旱植物的选育,农业节水目标的实现,提供理论依据与技术支持。本文首先比较了甘油海藻酸筛选方法与甘露醇筛选方法在筛选拟南芥向水性突变体过程中的优劣,在研究了两种筛选系统下拟南芥的根生长、根弯曲、根向重性的响应与适应后,我们认为：在甘油海藻酸筛选系统中,根尖的弯曲表型(根尖的弯钩现象)可以作为拟南芥向水性突变体的筛选指标,而甘露醇向水性筛选系统能从主根伸长的角度筛选向水性突变体。此外,我们还将甘油海藻酸的筛选系统进行了进一步的优化,用于拟南芥强向水性突变体的筛选。我们首先利用甘露醇筛选系统对36种不同的生态型拟南芥,14-3-3家族成员T-DNA插入突变株系和14-3-3蛋白相关调控因子T-DNA插入突变株系,共计231种拟南芥株系进行初步筛选,随后利用甘油海藻酸筛选系统进一步筛选,之后再利用优化型甘油海藻酸筛选系统进行最终筛选,从而获得了表型为根短小、向水性强的拟南芥突变体ahr2(altered hydrotropic response2)。ahr2根系在甘露醇筛选系统下表现出了一定的耐水分胁迫能力,在优化型甘油海藻酸筛选系统下主根表现出了具有逃离水分胁迫的能力。利用非损伤测定技术对拟南芥强向水性突变体ahr2的根系进行了离子组学分析,研究发现在水分胁迫下,该突变体与野生型拟南芥WT相比,能够保持根部质子(H+)的流向与流速的相对稳定。在植物向水性生理的过程中,过氧化氢(H202)和生长素(IAA)可能在根生长的维持及其相关信号转导过程中扮演重要角色。采用基因芯片技术对拟南芥强向水性突变体ahr2的根系进行了基因组学分析,该突变体经水分胁迫处理后,共有346个基因发生了差异性表达,其中有135个基因表达上调,211个基因表达下调,这些基因涉及多个生理生化过程,其中包括氧化还原反应、物质代谢、信号转导、物质运输、逆境胁迫响应、转录因子和细胞膜细胞骨架等多个方向和途径,通过对346个基因的初步生物信息学和表达倍数分析,我们推测丝氨酸/苏氨酸激酶(AT1G61590、AT1G6700、AT1G21240)、ABA响应因子(AT5G01540、AT3G28580、AT5G60660)、 ATPase (AT3G28510、AT3G28580)、Ca2+途径(AT1G09090、AT5G42380、AT3G01830)、几丁质途径(AT4G34410、AT2G17040、AT2G43610)、乙烯途径(AT1G12010、AT2G44840、AT2G28160)等相关基因可能参与了植物根部向水性的调控过程。本文优化了拟南芥向水性突变体的筛选方法,采用优化的筛选方法对231种拟南芥株系进行了层层筛选,最终获得了表型为根短小、向水性强的拟南芥突变体ahr2,对突变体ahr2根系进行了非损伤微测(scanning ion-selective elective technique, SIET)和基因组学的分析,初步发现了一些重要的分子调控途径,研究的结果能为进一步揭示植物向水性的机理奠定一些基础。