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根是植物重要的营养器官,其形态不仅影响着植物从土壤中吸收各种营养物质的能力,而且还参与到地上部的光合作用及生长发育的调控。研究报道过以H2O2为代表的活性氧在植物侧根发育过程中扮演重要角色,而其调控侧根发育的分子机制还不清楚。本文第一部分使用生理学、遗传学、分子生物学等多种手段,分析H2O2和侧根发育之间的关系。表型分析显示,cat2的侧根数目显著低于野生型Col-0,与之相对应使用外源H2O2和过氧化氢酶(CAT)酶活抑制剂3-AT处理也会显著抑制侧根的数目,而且通过测定叶片和根中CAT活性和活性氧染色结果也表明cat2主根及侧根处有大量H2O2的积累。通过观察比较侧根原基的形成,发现cat2突变后不会影响侧根原基的起始但会抑制侧根原基的出现,利用纯合突变体cat2DR5::Luc检测了根中生长点的变化,发现cat2根中生长点的数量降低约32%。此外,生长素在侧根的发育过程中发挥重要作用,根中生长素的极性分布和浓度梯度促进侧根的起始和发生。为了分析H2O2的积累是否影响生长素的表达,我构建了纯合突变体cat2 DR5::Venus用于检测根中生长素信号的表达与分布,发现cat2的叶片、根尖和侧根原基处生长素的信号显著降低,进一步检测Col-0和cat2根中生长素合成及信号相关基因的表达,发现cat2根中生长素信号基因的表达发生改变。综上所述,CAT2突变抑制了侧根原基的出现进而导致拟南芥侧根数量的减少是由于H2O2积累改变根中生长素信号和生长素相关基因的表达。CAT2在植物绿色组织中均有表达但其是否在根中表达部位还未有报道,第一章的结果发现CAT2突变抑制了侧根的出现,那究竟是地上部的CAT2运输到根中发挥作用还是根中已经存在的CAT2调控侧根的发育我们还不清楚。为此,本文第二部分利用Gateway克隆技术成功构建并筛选出纯合的转基因材料p CAT2::CAT2::Venus和p CAT2::3x Venus。借助激光共聚焦显微镜,发现CAT2主要在根尖、分生区皮层细胞、伸长区中柱鞘细胞中表达。而过表达CAT2后的转基因材料表现出数量增加的表型。这些结果进一步确定了H2O2参与到调控拟南芥侧根的发育。