根尖类边缘细胞是分布植物根冠最外层的细胞,不仅能够向根际分泌粘液、调节根际的微环境,而且对根尖的生长和发育起到重要的保护作用。本研究以柱花草(Stylosanthes guianensis)品种RY2号为材料,首先动态观测了其根尖类边缘细胞的形成及其结构特征。在此基础上,结合RNA-seq的技术,对根尖及其类边缘细胞的表达谱进行了动态分析,鉴定多个可能参与调控根尖类边缘细胞形成的基因,初步解析根尖类边缘细胞形成的生理和分子机制,主要的研究结果如下:1)在固体MS培养基和水培条件下,柱花草主根根尖或侧根根尖均可产生明显的类边缘细胞。在固体MS培养基培养条件下,柱花草主根根尖类边缘细胞的鲜重、长度和细胞层数在种子萌发后1-3天显著增加。到第3天类边缘细胞呈黄褐色鞘状。此后,其鲜重、形态和结构保持相对稳定。2)在柱花草主根根尖类边缘细胞形成过程中,位于类边缘细胞鞘不同部位的细胞结构和活性存在显著差异。在根尖类边缘细胞形成的2-5天,位于类边缘细胞顶部和底部的细胞间结构比较疏松。而且,Fluorescein diacetate(FDA)染色结果表明,其细胞染色数目逐渐减少,说明了细胞活性显著降低。但是,位于类边缘细胞中部的细胞间保持紧密结构,细胞FDA染色的数目较多,说明了细胞活性维持较高的水平。3)在固体MS培养基上,外源添加蔗糖能够显著影响柱花草主根根尖类边缘细胞的产生。与添加蔗糖处理相比,不添加蔗糖的主根根尖类边缘细胞的鲜重、长度和平均宽度分别减少了50%、14%和32%,说明了蔗糖参与调控了柱花草主根尖边缘细胞的形成。4)利用RNA-seq的技术,我们比较分析了柱花草主根尖在形成类边缘细胞过程中的差异基因表达谱。结果显示,在第1、2和3天的柱花草根尖及其根尖类边缘细胞中,共鉴定到差异表达基因5,667个。其中,第1天与第3天相比,共有3,383个差异表达基因。根据KEGG代谢通路分析,这些基因的功能主要是参与了脂肪酸合成、角质/木栓质/蜡质生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸转换、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等。而且,通过定量qRT-PCR方法分析了15个候选基因的表达模式,结果表明所选的15个基因的定量qRT-PCR的结果与测序结果相一致,明确了测序结果的可靠性。5)对差异表达基因的进一步分析发现,编码果胶甲脂酶(PME)、果胶酸裂解酶(PL)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)等多个调控果胶形成基因的表达水平在类边缘细胞的形成过程中明显上调。而且,对柱花草主根根尖及其类边缘细胞的果胶酸染色结果显示,根尖外皮层细胞和类边缘细胞间的果胶酸染色比较深,表明果胶酸的含量在边缘细胞形成过程中显著增加,暗示了PME、PL和PG可能参与调控柱花草根尖类边缘细胞形成的生物功能。