生物外界环境复杂多变,植物并不能如动物一样迅速有效地采取应对手段。为了更好地适应生存于现有的环境,在生物长期进化过程中,它们形成了一套独特的机制来应对外界环境的变化。光作为重要的环境因子,深刻影响着植物生长发育过程。植物通过感知光的照射方向、光质、光强、光照时间等,从而改变自身光取向,以便以最佳取向获取光源而又同时避免因光照过强而引起的植物损伤。蓝光受体向光素PHOT1可以介导弱蓝光和强蓝光引起的拟南芥下胚轴向光弯曲,PHOT2仅调节强蓝光诱导的拟南芥下胚轴向光弯曲,在强蓝光诱导拟南芥下胚轴向光弯曲调控方面PHOT1和PHOT2表现功能冗余,限制了对PHOT2调节拟南芥下胚轴向光弯曲机制的研究。前期实验以拟南芥phot1突变体为实验材料,避开PHOT1基因的干扰,通过EMS诱变的方法筛选出PHOT2下游的信号调节因子P2SA1。表型实验发现p2sa1在强蓝光下下胚轴的向光性反应缺失,在弱蓝光下下胚轴的向光性反应正常。然而P2SA1调节强蓝光诱导的拟南芥下胚轴向光弯曲的机制并不清楚。生长素的不对称分布决定了植物的向光弯曲生长,为此实验中将野生型背景下的生长素报告子DR5::GFP和DR5::GUS材料与p2sa1杂交的获得p2sa1-DR5::GFP和p2sa1-DR5::GUS。单侧强蓝光处理,分析强蓝光诱导的生长素不对称分布情况,发现强蓝光照射之前,生长素主要分布在子叶弯钩处,单侧强蓝光处理,生长素从向光侧向背光侧横向转移。与野生型相比,单侧强蓝光处理并未诱导生长素侧向转移,仍然分布于子叶弯钩处。上述结果暗示P2SA1可能调控生长素的侧向运输影响强蓝光诱导的不对称分布,从而介导下胚轴向光弯曲反应。为了进一步证实P2SA1对生长素运输的调控,实验中以WT-DR5::GFP和p2sa1-DR5::GFP为材料,检测生长素报告子的GFP荧光的分布变化,发现在强蓝光照射之前,GFP荧光主要分布在子叶弯钩处,单侧强蓝光处理可诱导拟南芥野生型下胚轴生长素从向光侧向背光侧横向转移,P2SA1基因的突变有效抑制强蓝光诱导的生长素的侧向转移。该结果与上述GUS染色结果基本一致,再次证明了P2SA1可能调节强蓝光诱导下的生长素侧向差异分布,从而调节拟南芥下胚轴的向光弯曲反应。生长素的不对称分布决定了植物的向光弯曲反应,而生长素的不对称分布依赖于生长素运输载体的作用。首先运用荧光定量PCR技术,分析了生长素运输、感受及信号传递相关基因PIN1,PIN2,PIN3,PIN4,PIN7,AUX1,ABCB19,GNOM,ABP1,ARF19,AXR1,IAA19,TIR1等的表达,结果显示强蓝光处理显著诱导了野生型和p2sa1突变体的PIN1,PIN7和ABP1基因的表达,然而其他基因在强蓝光处理下并未受到显著诱导表达。上述结果表明,PIN1,PIN7,ABP1响应强蓝光的诱导表达可能不受P2SA1调控。随后,实验检测了拟南芥野生型和p2sa1突变体背景下,强蓝光处理PIN2、PIN3、PIN4以及PIN7的GUS和GFP变化,发现其分别在子叶处、子叶和下胚轴处、子叶和维管组织、子叶和下胚轴处分布,GUS和GFP的结果基本一致,并且单侧强蓝光处理前后野生型和突变体都没有观察到分布发生变化。此外,实验探讨了蓝光受体向光素和隐花色素的突变对强蓝光相应基因表达的影响,强蓝光处理,PHOT信号通路参与调节了ABP1基因的表达,而CRY信号通路可能旁路调节了ABP1基因的表达,CRY和PHOT可能共同参与调节了ABP1基因,促使出现了WT和p2sa1的生长素侧向不对称分布的差异,进而导致p2sa1不响应单侧强蓝光的诱导而引起下胚轴向光反应缺失。综上所述,实验筛选出的P2SA1基因,参与调节了强蓝光诱导的拟南芥下胚轴向光弯曲,调节生长素的侧向不对称分布,而生长素运输载体转录调节因子PIN1,PIN7和ABP1响应强蓝光的诱导,而显著表达,生长素运输载体PIN2,PIN3,PIN4,PIN7可能并不响应强蓝光的诱导调节生长素的横向不对称分布,蓝光受体CRY和PHOT可能共同参与调节了生长素受体ABP1,促使生长素出现差异分布,从而引起下胚轴向光弯曲。