植物细胞长期以来被认为具有全能性，即高度分化的组织和器官在生长素的作用下形成具有高分化能力的愈伤组织。生长素诱导的愈伤组织形成是经典的植物离体再生体系中的起始步骤，在这个过程中植物器官中的中柱鞘和类中柱鞘细胞发生重编程形成多能性的愈伤组织，进而再生形成根或茎。尽管大量的研究结果表明生长素在愈伤形成过程中发挥关键的作用，但是生长素调控愈伤形成的分子机制目前仍然不清楚。实验室前期的研究发现四个拟南芥LATERAL ORGANBOUNDARIES DOMAIN(LBD)转录因子是生长素诱导愈伤发生的关键因子。但是LBD调控愈伤发生的下游因子和分子事件仍待进一步探索。　　为了解析生长素诱导植物愈伤组织形成的分子机制，寻找LBD下游调控愈伤起始的重要功能因子，本课题采用了正向遗传学和反向遗传学两种手段开展研究。首先对以拟南芥根部愈伤起始存在缺陷的indole-3-acetic acid inducible14/solitary root（iaa14/slr）突变体为背景的EMS诱变库进行筛选，获得了一个愈伤组织形成相关突变体，命名为callus formation related2（cfr2）。cfr2不仅能够恢复iaa14/slr的愈伤组织形成能力，而且与野生型相比，其愈伤形成能力、侧根形成能力及真叶再生不定根能力表现出增强的表型。图位克隆及二代测序结果表明cfr2突变体表型是由于IAA14启动子区ATG前901位核苷酸C突变为T导致。初步的研究显示，IAA14启动子的突变可能导致IAA14的组织表达模式发生改变，从而影响其功能发挥。　　为了从全基因组范围内解析LBD下游的分子事件，本课题利用LBD29的过表达转基因株系进行染色质免疫共沉淀测序(chromatin immunoprecipitation-based sequencing，ChIP-seq)，探索LBD可能的结合基序。Homer程序分析发现G-box(CACGTG)和TGGGC(C/T)基序可能是LBD29的主要结合基序。同时以诱导型启动子驱动LBD29表达的转基因株系为材料，进行RNA-seq分析。结合ChIP-seq分析结果共鉴定到LBD29在愈伤形成早期的352个靶基因，它们主要涉及调控甲基化修饰、活性氧(reactive oxygen species，ROS)代谢、脂类代谢、细胞壁降解及光信号的抑制等，说明这些生物学过程的改变是LBD诱导细胞脱分化过程中重要的早期分子事件。　　在LBD29靶基因中编码吲哚族芥子油苷氧-甲基转移酶的一类基因INDOLEGLUCOSINOLATE O-METHYLTRANSFERASE1(IGMT1)、IGMT2、IGMT3和IGMT4在LBD29诱导早期表达升高，且酵母单杂交实验和染色质免疫共沉淀实验表明LBD29能够直接结合在IGMT2和IGMT3中含有TGGGCC基序的启动子区域。qRT-PCR及GUS染色分析发现，在愈伤诱导培养基(callus inducing medium，CIM)处理早期，IGMT1-4在根中表达升高，而在愈伤形成后表达消失。当过表达IGMT2和IGMT3后，能够导致转基因植株在不添加外源激素的培养基中自发形成明显的愈伤组织。利用CRISPR/Cas9技术最终获得了igmt1igmt2igmt3igmt4功能缺失四突变体，经CIM培养基处理后，igmt1igmt2igmt3igmt4主根成熟区的愈伤形成能力与野生型相比减弱。进一步分析发现，IGMT可能通过调控ALTERNATIVE OXIDASE(AOXs)及PEROXIDASE(PERs)的表达维持体内活性氧的平衡，参与愈伤组织形成。这些结果初步证明LBD调控的ROS信号参与了细胞脱分化和愈伤发生过程。　　综上所述，本研究不仅发现AA14启动子区的一个点突变能够恢复iaa14/slr的愈伤形成能力，而且也在全基因组水平上对LBD29的靶基因以及愈伤形成分子事件进行了解析，并初步证明LBD29调控的IGMT通过影响ROS稳态平衡参与了植物愈伤组织的发生过程。该工作为进一步揭示生长素调控的细胞脱分化的分子机制奠定了基础。