细胞自噬是指真核生物中利用液泡或溶酶体降解损坏细胞器和生物大分子的过程;它是一种高度保守的细胞代谢途径,参与植物的生长发育、衰老、生物胁迫和非生物胁迫等过程。植物在遭受非生物胁迫后,活性氧（ROS）和细胞自噬的水平升高,常诱导程序性细胞死亡（PCD）发生。淹水胁迫是非生物胁迫中的一种,是指土壤中的水分过多,植物根系被水浸没导致根系严重缺氧,进而影响植物生长发育。目前,关于淹水胁迫下拟南芥根细胞ROS积累与细胞自噬关系,以及细胞自噬与PCD的关系方面的调控机制还缺乏详细报道。质膜NADPH氧化酶,又称植物呼吸爆发氧化酶（RBOH）,是环境胁迫条件下ROS产生的主要来源。本研究利用拟南芥自噬相关突变体（atg）和rboh突变体,通过细胞生物学、分子生物学、生物化学和遗传学等手段,研究细胞自噬在淹水胁迫诱导的拟南芥根细胞PCD过程中的作用。主要结果如下:1.为了研究淹水胁迫下植物根系是否低氧,通过qRT-PCR检测野生型拟南芥根中低氧相关基因的相对表达水平。结果表明淹水胁迫下低氧相关基因的表达上调。为了研究野生型拟南芥淹水胁迫下的ROS水平,通过DCFH-DA荧光探针检测ROS水平。结果发现在拟南芥根的分生区和伸长区中荧光强度随着淹水时间的增加而增加。进一步检测RBOHD和RBOHF基因的表达水平,发现淹水胁迫诱导RBOHD和RBOHF基因的表达。2.为了研究AOX是否在淹水的拟南芥中发挥作用,我们通过Western blot和qRT-PCR检测淹水胁迫下拟南芥根中的AOX表达水平。结果发现只有AOX1a基因的表达水平出现明显上升,并且在淹水8 h达到峰值。为了研究抗氧化酶是否参与拟南芥的淹水胁迫,对抗氧化酶基因SOD、CAT、APX的相对表达水平进行检测。结果发现抗氧化酶的表达水平在淹水处理后都出现明显上升。3.为了研究淹水胁迫是否诱导细胞自噬的发生,我们检测拟南芥根中自噬水平。结果发现拟南芥根中自噬相关基因的表达水平升高,大量ATG8e-GFP标记的自噬相关结构积累,游离GFP增多,主要在中柱细胞中出现自噬相关结构。4.为了研究淹水胁迫下自噬功能,我们观察淹水胁迫下野生型和atg突变体的表型和自噬相关结构。结果发现与野生型相比,atg突变体生长明显被抑制,自噬相关结构明显减少。5.为了研究ROS与细胞自噬的关系,我们检测淹水胁迫下rboh突变体中的自噬水平和atg突变体中的ROS水平。结果发现rboh突变体自噬相关基因的表达量和自噬相关结构比野生型低。atg突变体中RBOHD和RBOHF基因的表达量比野生型高,Mn-SOD、CAT1、APX1、APX2基因的表达量比野生型低。用DCFH-DA染色证明atg突变体中ROS含量高于野生型。6.为了研究淹水诱导拟南芥根的程序性细胞死亡,PI和FDA染色检测细胞死亡和细胞活力。结果发现淹水的拟南芥根发生细胞死亡,细胞活力降低。进一步DAPI染色,证明这种细胞死亡是植物程序性细胞死亡。为了研究自噬是否参与淹水胁迫下的程序性细胞死亡,我们对野生型和atg突变体进行PI、FDA和台盼蓝染色。结果发现atg突变体与野生型相比细胞死亡程度更高。综上,淹水诱导ROS的积累和细胞自噬的发生。ROS参与细胞自噬的发生,atg突变体中积累更多的ROS。淹水诱导拟南芥根的程序性细胞死亡。细胞自噬通过调节程序性细胞死亡应答拟南芥的淹水胁迫。