摘要
作为固着生物，高等植物必须能够根据复杂多变的外界环境条件来不断的调整自身的生长发育，在这个过程中植物干细胞功能的维持起到了重要的作用。油菜素内酯(Brassinosteroids，BRs)是一种重要的植物激素，在植物根的生长发育过程中起着非常重要的调节作用。BR缺陷或者不敏感突变体的根的发育受到了明显的抑制。最近的研究发现，BR能够通过调控QC的分裂来影响根的发育，但BR调控QC分裂的具体调控机制还不甚清楚。 在本论文中研究发现BR能诱导H2O2在野生型拟南芥的根尖积累，而利用化学药剂处理和遗传手段抑制植物体内H2O2的产生，会导致BR不能正常诱导QC分裂。为探讨H2O2参与BR信号转导的分子机理，分析了BR信号转导相关突变体对H2O2清除剂DPI和KI的反应。结果表明正常条件下BIN2及其同源基因同时缺失的突变体bin2/bil2/bil3中QC分裂显著高于野生型，但DPI的处理抑制其QC多分裂的表型。由于BIN2有10个同源基因，其中至少有7个参与了BR的信号转导，为完全降低其整个家族的活性，使用了GSK3激酶抑制剂bikinin和LiCl。实验中发现bikinin或者LiCl处理显著促进QC细胞的分裂，但在此基础上增加活性氧清除剂DPI、KI等处理后，QC增加的表型被显著抑制。同时，对具有多QC表型的BR功能获得性突变体bzr1-1D以及bes1-D的QC细胞进行观察，发现活性氧的清除剂同样可以抑制其QC细胞的分裂，表明活性氧是通过影响BZR1来调控QC细胞分裂。 对BZR1的互作蛋白进行了筛选研究，发现其中一个硫氧还蛋白TRXh5能与BZR1互作，并能在体外把氧化态的BZR1还原为还原态的BZR1。对TRXh5的功能进行研究发现，BR在野生型中能促进QC细胞的分裂，但BR的这种促进效果在TRXh5的过表达植株中被显著降低，同时过表达TRXh5能显著抑制BZR1对细胞伸长的促进效果，说明TRXh5可能通过抑制BZR1的活性参与了BR的信号转导过程。 综上所述，本论文通过一系列实验数据证明BR通过一个BRI1依赖的途径在根尖细胞中诱导产生的H2O2;H2O2通过作用于转录因子BZR1来调控BR信号转导;而硫氧还蛋白TRXh5与BZR1相互作用，催化BZR1的从氧化态转变为还原态，进而抑制了BZR1的活性。这些研究初步阐明了植物激素BR和H2O2交叉调控植物根尖干细胞活性的分子机理，为了解植物如何响应不同信号来调控植物生长奠定了扎实的基础。
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