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镁是植物生长发育必需的营养元素之一,参与植物许多生理生化过程。然而,由于镁离子在酸性和砂质土壤中容易淋失以及与其它阳离子的拮抗作用,极易造成作物缺镁,从而影响作物的产量和品质。掌握植物的耐缺镁机制对于利用生物技术或遗传育种手段培育耐缺镁作物新品种具有重要的科学意义。本论文以模式植物拟南芥及一氧化氮(NO)、乙烯和生长素相关的突变体为材料,并结合药理学处理手段,研究了乙烯、NO和生长素调控缺镁诱导根毛发育的作用机制。主要研究结果如下:缺镁能够明显提高野生型拟南芥根系中根毛起始和伸长,同时能够通过增加ACC合成酶(ACS)和ACC氧化酶(ACO)、NR和NOS-L的活性,生长素转运体AUX1,PIN1,和PIN2基因及蛋白的表达分别提高乙烯、NO和生长素在根系中的积累。在正常供镁条件下,乙烯前体ACC或NO供体SNP或人工合成生长素NAA处理均能提高所有被测根段根毛的发育;而在缺镁条件下,乙烯抑制剂STS或NO内源清除剂c-PTIO或生长素运输抑制剂NPA的施用均能够明显抑制缺镁诱导的根毛起始和伸长。另外,与野生型拟南芥所不同的是,缺镁诱导的根毛起始和伸长在乙烯不敏感突变体ein2-5和ein3-1,NO缺陷突变体nia1,2和noal,生长素运输缺陷突变体aux1-7,pin1-和pin2中均显著受阻。这些结果表明乙烯、NO和生长素均参与了缺镁诱导的根毛发育。基于上述结果,我们进一步研究了乙烯、NO和生长素在调控缺镁诱导的根毛发育中的相互关系。在缺镁的条件下,乙烯、NO和生长素各自之间均能通过提高根系中的ACS、ACO活性,或NR和NOS-L活性,或AUX1,PIN1和PIN2转运体的表达,相互促进它们在根系中的积累。这说明在缺镁的根系中,乙烯、NO和生长素在它们的含量提升中形成了正向的循环调控机制。我们继而研究了这种调控机制是否在缺镁诱导根毛发育中起作用。结果表明,在缺镁的条件下,乙烯能部分逆转c-PTIO对Col-0根毛起始和伸长的抑制作用,同时也显著促进了 nia1,2和noa1突变体中的根毛起始和伸长;反之,NO也能部分逆转STS对缺镁Col-0根毛起始和伸长的抑制作用,并也促进了ein2-5 ein3-1和突变体中的根毛起始和伸长。这表明,乙烯和NO交互式地调控了缺镁诱导的根毛发育。然而,在缺镁的条件下,虽然NAA能逆转c-PTIO或STS对Col-0根毛起始和伸长的抑制作用,也能促进ein2-5,etr3-1,nia1,2和noa1突变体中的根毛起始和伸长;但是,同样在缺镁条件下,ACC和SNP却并不影响NPA对Col-0根毛起始和伸长的抑制作用,也不能提升aux1-7,pin1-1和pin2突变体的根毛起始和伸长。这说明生长素作为乙烯和NO的下游信号分子调控了缺镁诱导的根毛发育。