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生长素类除草剂是全球范围内使用面积最大的阔叶杂草除草剂,且部分具有手性结构。国内外通过对生长素信号传导通路的深入研究,发现生长素类除草剂能够替代性地“模仿”IAA在植物激素调节过程中所起的作用,影响植物生长发育、衰老和死亡,从而表现出除草活性。前人研究证实,苯氧羧酸类除草剂2,4-D可以与生长素信号通路中的受体蛋白TIR1-IAA7互作（TIR1,Transport Inhibitor Response 1;IAA7,Auxin/Indole-3-Acetic Acid Transcriptional Repressors7）,而其他种类如喹啉酸类、苯甲酸类和吡啶嘧啶酸类是否也存在类似互作行为?对于手性生长素类除草剂而言,这种互作是否存在手性差异,从而表现出除草活性的手性差异?目前鲜有报道。论文将二甲四氯、二氯喹啉酸、草灭平和氯丙嘧啶酸作为上述四类生长素类除草剂的代表,运用分子对接模拟、放射配基分析、表面等离子共振技术及转录组学方法综合分析供试除草剂与TIR1-IAA7之间的相互作用,并通过检测TIR1突变体的抗性进行反向验证,为进一步阐明生长素类除草剂的作用机制提供科学依据。同时,以手性生长素类除草剂2,4-滴丙酸和二甲四氯丙酸为代表,综合运用同位素示踪技术及上述分析手段,旨在研究并阐明手性苯氧羧酸类除草剂除草活性的对映体选择性分子机理。主要结果如下:1)建立了TIR1和IAA7蛋白的表达及纯化制备方法,目的基因TIR1和IAA7分别在昆虫杆状病毒系统（Bac to Bac体系）和大肠杆菌系统中高效表达,纯化制备的目的蛋白具有活性,为后续实验奠定基础。2)综合分子对接、体外结合能力分析、突变体反向验证和转录组分析的结果证实,TIR1是苯氧羧酸类除草剂二甲四氯和苯甲酸类除草剂草灭平的作用靶标之一,IAA7可能作为生长素识别的另一组分与TIR1共同识别二甲四氯和草灭平。分子对接结果表明,二甲四氯、2,4-滴丁酸、草灭平、麦草畏、氯丙嘧啶酸、氯氨吡啶酸、二氯喹啉酸和氯甲喹啉酸8种除草剂均可与TIR1-IAA7结合,并与Ser438和Arg436等重要氨基酸残基互作,最低结合能呈现出:二甲四氯=草灭平<二氯喹啉酸<氯丙嘧啶酸<其余4种除草剂的规律。芳香环、吡啶环或嘧啶环上有卤素取代和羧酸基团时更易与TIR1-IAA7结合,环状结构上带有氨基时容易与活性口袋中的亮氨酸富集区域产生静电相互作用。体外结合分析结果显示,当除草剂浓度过量时,较氯丙嘧啶酸和二氯喹啉酸而言,二甲四氯和草灭平结合更多TIR1-IAA7,结合速度更快,解离平衡较慢,二者的Ki分别为138.3 n M和1132 n M,而氯丙嘧啶酸和二氯喹啉酸与TIR1-IAA7则不亲和（Ki均大于10000 n M）。突变体抗性反向验证结果表明,TIR1突变后拟南芥对二甲四氯和草灭平表现出显著的抗性,随着浓度升高抗性减弱至消失;低浓度时,对氯丙嘧啶酸有微弱的抗性;各浓度下,突变体对二氯喹啉酸的抗性不显著。转录组分析结果进一步表明,二氯喹啉酸和氯丙嘧啶酸虽与TIR1-IAA7不亲和,但可引起IAA16、IAA18和IAA26等基因的差异表达,激活生长素信号通路,抑制光合作用。即二者可能以抑制光合作用及与其他生长素受体蛋白互作后引起下游反应的机制来影响植物生长。3)综合分子对接、体外结合能力分析和突变体反向验证等结果证实,TIR1是苯氧羧酸类生长素类除草剂DCPP和MCPP的作用靶标之一,IAA7可能作为生长素识别的另一组分与TIR1共同识别二者,且优先结合R-DCPP和R-MCPP。分子对接结果表明,DCPP和MCPP可与TIR1-IAA7结合,并与Ser438和Arg436等重要氨基酸残基互作,最低结合能量呈现出R构型低于S构型的规律。计算机辅助设计的具手性苯氧羧酸结构的化合物在与TIR1-IAA7对接时也呈现相同规律。体外结合能力分析结果表明,较之S-MCPP和S-DCPP（Ki均大于10000n M）,R-MCPP和R-DCPP结合更多的TIR1-IAA7,解离平衡较慢,二者的Ki分别为61.14 n M和118.8 n M。定量PCR结果进一步表明,R-DCPP和R-MCPP处理后的拟南芥中IAA7表达量上调,TIR1表达量上调不显著,而S-DCPP和S-MCPP处理组TIR1和IAA7的表达水平均没有明显变化。突变体抗性反向验证结果也表明,TIR1突变后拟南芥对R-DCPP和R-MCPP有显著的抗性,对S-DCPP和S-MCPP抗性不显著。4)拟南芥对DCPP和MCPP不同手性异构体间的吸收转运能力差异显著。施药后144 h时,分别有90.13%的R-DCPP和90.24%的R-MCPP被吸收,71.22%的S-DCPP和85.75%的S-MCPP被吸收。受试拟南芥各个部位中R构型的含量大于对应S构型。进一步实验证实,在TIR1-IAA7所在的细胞核内,DCPP和MCPP的R构型含量高于对应S构型,核蛋白中的R构型含量大于对应S构型。手性苯氧羧酸类除草剂DCPP和MCPP除草活性的对映体选择性分子机理是:较之S构型,二者的R构型更易与TIR1-IAA7结合且易被拟南芥吸收转运至细胞核内,从而表现出除草活性的手性选择性差异。论文研究为基于TIR1-IAA7靶标的除草剂先导化合物的结构优化及其进一步开发提供理论指导。