本论文利用遗传学和分子生物学相结合的方法研究了黄酮类化合物在拟南芥低磷和低氮反应中积累模式的变化并对其生理功能进行了探讨。首次发现低磷和低氮条件下拟南芥根中的黄酮醇类化合物含量降低，这一过程对于植物在低磷和低氮条件下根系的形态发育是必需的。　　 本论文还较为系统地研究了信号分子磷脂酶Dζ2(PLDζ2)调控拟南芥低磷反应中黄酮类化合物积累模式的变化以及其在根系形态发生过程中的作用。　　 通过分析本实验室已经得到的拟南芥缺磷补磷芯片的数据，我们选择了PLDζ2，可能的低磷诱导的信号分子，作为深入研究对象。该基因对低磷胁迫的响应与黄酮类化合物的调节因子PAP1和PAP2的表达模式类似，在正常情况下表达量极低，缺磷诱导后地上部分和根中的表达都急剧上升。在植物中，PLD参与了逆境胁迫、激素响应、细胞骨架蛋白重组等多种生理过程。RT-PCR和Promoter∷GUS转基因植株的分析都证明PLDζ2的表达受低磷胁迫特异诱导。为了研究PLDζ2在植物低磷反应中的生理功能，我们鉴定到了该基因的T-DNA插入突变体，并构建了过量表达株系和该突变体的转基因互补株系。通过分析低磷条件下不同基因型在表型特征和分子水平上的差异，发现PLDζ2介导低磷条件下黄酮类化合物在植物体内的积累变化，并影响侧根的发生。首次发现低磷条件下黄酮类化合物的积累在地上部分和根中具有不同的变化模式，根中黄酮类化合物积累模式的变化对于植物低磷胁迫反应中侧根的生长是必需的。大量的证据表明黄酮类化合物中的黄酮醇是生长素运输的负调控因子，低磷条件下根中黄酮类化合物的降低可能有利于生长素在根中的运输，从而促进侧根的发生。生长素运输的实验表明低磷条件下生长素由地上部分运输到根茎连接处和根的过程在pldζ2中受阻，而且DR5∷GUS在pldζ2中的响应也减弱。进一步分析黄酮类化合物积累突变体在低磷条件下的表型变化，发现无论是黄酮过量积累突变体(tt3-1，tt7-1)还是缺失突变体(tt4-1，tt5-1)，其侧根的发生都受到影响。本研究表明低磷胁迫诱导的黄酮类化合物含量的变化对于低磷反应中侧根的发生是必需的，而PLDζ2参与了这一重要调控过程。　　 本论文还初步分析了黄酮醇类化合物在植物低氮反应中的功能。发现低氮处理也能使拟南芥根中的黄酮醇类化合物含量降低，有意思的是，quantitativereal-time PCR的结果表明低氮条件下黄酮类化合物合成的几个上游合成酶基因的表达水平并没有降低。低氮培养基中添加一定浓度的黄酮类化合物可以抑制侧根的发生，但对主根生长影响不大，说明低氮诱导黄酮醇类化合物含量的降低是侧根发生的必要条件。黄酮类化合物的过量积累突变体和缺失突变体在低氮条件下的侧根发育都受到影响，表明低氮条件下拟南芥根中的黄酮醇类化合物含量是受到精确调控的，黄酮类化合物过多或过少存在都不利于侧根的发生。