1-戊烯-3-酮(1-penten-3-one)作为昆虫取食诱导产生的挥发性小分子酮类物质,因含有α,β-不饱和羰基结构,对植物直接和间接的防御反应具有重要的作用。先前关于1-戊烯-3-酮的作用研究多集中在其影响植株抗虫性上,而对植物根系形态建成的作用研究还比较欠缺。已有研究证明,小分子挥发性气体1-戊烯-3-酮能够抑制拟南芥根长生长,但拟南芥根尖响应1-戊烯-3-酮的早期信号转导途径还有待完善,1-戊烯-3-酮对侧根生长的作用研究还未见报道。本研究以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)和相关突变体为试验材料,利用荧光实时定量PCR技术、非损伤微测技术、激光共聚焦显微技术和分子生物学等技术手段,研究了 1-戊烯-3-酮抑制拟南芥根长及侧根生长的具体机理。主要研究结果如下:1、1-戊烯-3-酮熏蒸处理能够抑制拟南芥根长和侧根生长。1-戊烯-3-酮处理组拟南芥平均根长及侧根密度显著低于甲醇对照组。NADPH氧化酶相关突变体拟南芥rbohd和rbohf、IAA转运相关突变体拟南芥pin1和pin2以及独脚金内酯(Strigolactones,SLs)信号途径相关突变体拟南芥max2-1经1-戊烯-3-酮熏蒸处理后,侧根生长的抑制作用有不同程度的减弱,说明H202、生长素、独脚金内酯在1-戊烯-3-酮对侧根生长的抑制机理中起作用。且1-戊烯-3-酮对根系生长的抑制作用与αt,β-不饱和羰基有关。2、1-戊烯-3-酮诱导的拟南芥根尖原初信号事件包含H+、Ca2+跨膜外排,H202跨膜内流。H202通过某种机制激活胞内钙库释放Ca2+到胞质,Ca2+不能长时间存在于细胞内,通过钙泵排出细胞,同时Ca2+在H+的上游介导了 H+的外排。H+又可为IAA的内流提供质子驱动力,介导IAA的内流。3、1-戊烯-3-酮熏蒸处理拟南芥植株后,H202首先通过某种途径影响IAA的合成与转运,调控IAA的产生;IAA进一步促进SLs合成及信号途径相关基因的表达,使根系SLs含量增多。三者相互调控最终抑制拟南芥根系的生长发育。本文揭示了 1-戊烯-3-酮抑制拟南芥根系生长的早期作用机制,包括原初信号响应、基因表达调控,为进一步深入探究1-戊烯-3-酮对拟南芥根系生长的机理研究提供参考。1-戊烯-3-酮能够诱导植物产生抗虫性,可作为诱导剂来进行虫害防治,调控昆虫种群,减轻昆虫危害,保护有益生物,最终维持生态平衡,具有潜在的应用价值。