榨菜(Brassica juncea Coss. var. tumida Tsen et Lee)属于十字花科芸薹属芥菜种茎瘤芥变种,其膨大的肉质瘤状茎是生产榨菜的原材料,是我国的特产蔬菜。本文以榨菜为材料,通过研究细胞分裂和核内再复制在榨菜茎生长发育中的变化规律及其分子调控机制,探索其在瘤状茎生长发育中的作用；通过对推测亲本的RBR基因在榨菜中的遗传模式及在瘤状茎生长发育过程中的时空表达变化研究,初步分析了RBR基因在榨菜瘤状茎生长发育中的作用；另外,通过对环境(光周期和温度)调控榨菜茎生长发育的细胞学及分子机理研究,进一步明确榨菜瘤状茎膨大生长发育的机制；最后通过双向电泳筛选榨菜瘤状茎膨大生长发育的关键蛋白,在此基础上初步探讨了DNA甲基转移酶基因的作用。所得主要结果如下：(1)研究了细胞分裂及核内再复制在榨菜茎生长发育中的作用及其分子调控机制。结果表明榨菜旺盛膨大茎的空间DNA相对含量分析显示茎不同区域的细胞倍性呈现动态变化,外髓区2C和4C占主导地位,但是随着4C细胞比例的下降,8C细胞剧烈上升并在内髓区域占主导地位。另外,对14条细胞周期基因和4条细胞膨大基因的克隆及他们在膨大茎的不同部位的转录水平变化研究表明大部分细胞周期相关基因在P2和P3区域表达量相对较高,而S/G2, G2/M期调控基因在P5、P6区域显著下降,而一些G1/S期基因在P5区出现另一个表达峰值。巧合的是,在核内再复制程度很高的区域(P5), BjXTHl和BjXTH2表达量剧烈增加。因此,茎的外部髓细胞可能具有旺盛的分裂能力从而是茎膨大的细胞数目增长来源；而核内再复制可能与内部髓细胞的膨大具有密切相关性；BjXTHl和BjXTH2可能在茎细胞膨大特别是髓部细胞的膨大中起重要作用,从而在榨菜茎的发育过程发挥重要作用。(2)研究了RBR基因在榨菜中的遗传模式及其在瘤状茎生长发育中的作用。结果表明两个推测亲本各自具有两类RBR基因,其氨基酸序列具有90-91%的相似性,4条基因都在榨菜中都保留下来,且在芥菜异源四倍体形成后独立进化,但是两类RBR基因在榨菜中序列上发生着不同程度的变异。另外,发现其推测亲本的RBR1类基因(BrRBR1、BnRBR1)发生选择性剪切现象,产生两个具有不同C端的氨基酸序列,并且这种现象在榨菜中保留下来。RBR1类基因(BjRBR1、BjRBR2)在榨菜茎膨大旺盛的时期(Ⅲ、Ⅳ)表达量最高,RBR2类基因(BjRBR3、BjRBR4)在不同发育时期表达水平变化不大,表现出组成型表达模式。而BjRBR1-4在膨大茎的不同部位表达模式几乎一致,即都在细胞分裂旺盛区(P2、P3)表达量明显降低,但在核内复制区域(P5)表达量升高。因此,BjRBR1-4在榨菜瘤状茎膨大过程中的细胞分裂和核内再复制中可能发挥着不同的作用,参与调控瘤状茎的膨大生长。(3)研究了光周期及温度调控榨菜瘤状茎生长发育的细胞学及分子机理。结果表明光周期和温度共同决定榨菜瘤状茎的膨大,而温度影响瘤的形态。膨大茎(S4W/12)和未膨大茎(S4W/25)的解剖结构表明细胞数目而不是细胞体积是决定茎膨大的关键因素之一,而膨大茎的细胞主要来源于外髓区的细胞分裂活动。通过对膨大茎和未膨大茎中细胞周期相关基因、细胞膨大相关基因的定量分析,结果表明大部分细胞周期的正向调控因子：G1/S期(BjE2Fa、BjE2Fb)和G2/M期(BjCYCA2;3、BjCYCA3;1、BjCDKB2;1、BjCDKB2;2、BjCKS2)以及BjXTH1和BjXTH2在膨大茎中的表达量均要高于未膨大茎,说明了膨大茎中旺盛的细胞活动。因此,光周期和温度可能影响了榨菜茎中外髓区细胞的命运,使其具有分裂能力,从而导致榨菜瘤状茎的膨大生长。(4)通过双向电泳筛选茎膨大相关的蛋白,结果表明这些蛋白质主要参与植物抗逆反应,氧化还原途径(reactive oxygen species, ROS),糖酵解反应等,其中SAMS(腺苷甲硫氨酸合成酶)引起我们的兴趣。在榨菜茎膨大初期,200mM甲硫氨酸溶液处理榨菜植株,明显抑制了瘤状茎的生长发育。另外克隆并研究了DNA甲基化转移酶基因(methyltransferase, MET)(BjMET1和BjMET2)在榨菜瘤状茎生长发育中的转录水平变化,结果显示BjMET1和BjMET2表现一致,即在榨菜茎发育过程中持续升高,在旺盛膨大时期(Ⅳ)表达量达到最高,而此时榨菜茎中经历着旺盛的细胞分裂和核内再复制。因此,暗示了DNA甲基化可能参与调控细胞周期进程,从而作用于榨菜瘤状茎的生长发育。