根作为高等植物的重要器官,能够吸收水分和营养来维持植物体正常的生命活动,并且根系的发育状况直接影响植物体的生长状况。植物的根分为主根、侧根和不定根,其中不定根的产生不仅扩大了植物的根系,而且还可以使植物体和细胞获得再生的能力,这使其在植物器官扦插和组织培养中得到广泛应用。因此,研究植物不定根生长和发育的分子机制具有重要意义。生长素在调控植物根系的发育过程中起着关键作用。研究表明植物根系中存在着生长素的浓度梯度分布,这种梯度分布影响着根系的发育命运,并且这种浓度梯度不仅依赖于生长素的合成代谢途径,还依赖生长素的极性运输。其中生长素输出载体被认为在这个过程中起着更为关键作用。光对植物生长发育的调节至关重要,它不仅仅是植物光合作用的能量来源,也是调控植物发育的重要环境因子。植物通过不同的光受体感受不同波长的光,影响生长素的分布。但是光是如何通过生长素影响不定根的发育并不清楚。本研究获得的主要研究结果如下:1.以拟南芥Col-0野生型为材料,在白光、蓝光、红光、远红光和黑暗等不同的光照处理下检测并比较不定根在下胚轴上的形成情况,结果显示,蓝光处理下不定根的密度显著高于白光、红光和远红光。2.分析植物光受体的突变体phot1、phot2、phot1phot2、cryl和蓝光受体下游因子nph3在蓝光下的不定根形成情况,发现phot1phot2和nph3突变体在蓝光下不定根的密度较野生型显著减少,说明PHOT1、PHOT2和NPH3基因参与蓝光调控的植物下胚轴不定根的形成。3.大量研究证明生长素能影响不定根的发育。我们发现生长素运输抑制剂NPA处理能明显抑制蓝光诱导的植物不定根密度的增加。并且进一步研究发现,生长素运输载体PIN3的突变体在蓝光下不定根密度明显少于野生型,说明生长素运输载体PIN3也参与蓝光诱导的植物下胚轴不定根产生过程。4.前人研究证实光受体PHOT1通过调控NPH3的磷酸化状态来参与植物光形态建成。本实验中,我们利用酵母双杂交和BiFC实验证明了 NPH3和PIN3能相互作用,在不定根形成调控途径中PIN3位于NPH3的下游。5.利用PIN3::PIN3-GFP转基因株系我们发现蓝光下PIN3蛋白在下胚轴中柱位置表达增加。更进一步,我们使用了nph3 PINI::PIN3-GFP杂交株系证实了蓝光诱导的PIN3蛋白在中柱位置的增多在nph3突变体中被明显抑制,说明了NPH3调控了 PIN3的表达。6.通过检测DR5::GUS株系在不同光下的GUS酶活,我们发现蓝光处理能显著增强植物的GUS酶活,暗示蓝光能增加生长素的积累。通过进一步检测了野生型材料和phot1、phot2、phot1 phot2、nph3、cry1、pin3 突变体在蓝光、白光和黑暗下的生长素含量变化,我们发现蓝光处理下的野生型生长素含量比白光和黑暗处理下的材料明显增加,但是蓝光处理下的phot1、phot2、phot1 phot2、nph3、pin3突变体的生长素含量却显著低于野生型,表明蓝光确实是通过影响生长素的累积来调控植物下胚轴不定根的产生。