锰(Mn)是植物生长发育过程中一种重要的微量元素,它主要以锰离子(Mn2+)的形式被植物体吸收。锰对植物的生长发育和代谢具有非常重要的作用,但当生长介质中的有效锰的浓度超出一定范围时,会使植物发生锰中毒。植物受到锰胁迫时,根作为所有器官中第一个接触锰的部位,其生长发育及根结构构型均发生改变,但其中的分子机制尚不清楚。本论文以模式植物拟南芥为材料,采用植物生理学、药理学、遗传学以及分子生物学等研究方法主要得出以下结论:1、观察拟南芥植株在不同浓度中的表型发现锰毒害会抑制拟南芥幼苗主根的生长,这一现象主要是由于分生组织细胞分裂潜能被抑制导致。2、众所周知,生长素参与调控植物的多种生理活动,在研究过程中发现,锰毒害影响根系发育不仅抑制了生长素生物合成相关基因的表达量,减少根中生长素的积累水平;还使根中生长素极性运输的输出蛋白PIN4和PIN7的表达显著降低;此外,锰毒害通过对Aux/IAA蛋白的固定,使根中与生长素相关的转录活动被抑制,导致根中生长素分布和水平改变,最终根的生长受到影响。3、除了植物激素的调控,一氧化氮(NO)也是根系生长发育和响应环境胁迫的一个重要的信号分子。本文通过对NO荧光强度的定量分析,以及从药理学、遗传学等方面的验证,证明了根中NO的过度积累也是导致锰毒害抑制主根生长的原因之一。4、另外当减少或清除根中NO时,检测与生长素相关转基因株系DR5rev::GFP的荧光发现,生长素的活动受到NO信号的影响。这一结果表明锰毒诱导根尖中NO信号上调,最终影响了生长素的响应或含量,而这可能是造成主根生长被抑制的又一个原因。综上,本文研究表明锰可能是通过NO调节生长素信号这条路径来调控并影响了拟南芥主根的生长。本论文研究初步阐明了生长素以及NO信号参与调控锰对拟南芥主根生长影响的信号途径及分子机制。这些研究有利于我们更加深入地阐明植物根系响应锰毒的信号调控途径,并为进一步探明锰毒调控植物根系发育的分子机理提供基础。