百合是百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）重要球根花卉,花型多样,花色丰富,观赏效果极佳。目前我国百合主要作为切花花卉栽培,极少应用在园林露地中,观赏价值较高的百合品种一般种球退化严重,每年更换种球造成种植成本增加,因而培育自繁能力强的百合新品种对于扩大其在园林中的应用范围具有重要意义。百合鳞茎作为重要的商品和无性繁殖器官,其形成机制一直是国内外学者的研究热点。研究主要集中在离体条件下百合鳞茎的形成方面,极少针对其自然增殖进行深入系统的研究,尤其是缺乏明确的分子调控机制。LA杂种系百合‘耀眼’被发现在自然条件下具有非常强的自繁能力,可以在地下茎上自发地形成数量多且质量好的地下茎生鳞茎（underground-stem bulblets）,是研究自然条件下百合鳞茎形成机制的优良试验材料。本研究以LA杂种系百合‘耀眼’地下茎生鳞茎作为突破口,探究其发生规律及分子调控机制,尤其是转录因子水平上的激素调控,为将来定向改良自我繁殖更新性强的百合新品种奠定基础。本研究获得以下试验结果:（1）初步评价自然条件下LA杂种系百合‘耀眼’地下茎生鳞茎的形成能力,发现其无论是在鳞茎形成数量、平均质量以及平均直径方面均显著大于其他任一百合品种,是研究自然条件下百合鳞茎形成分子调控机制的优良试验材料。通过田间观察结合体式显微镜,明确了LA百合‘耀眼’地下茎生鳞茎的发生规律,鳞茎生长点形成时期约为时期IV即种植后60天左右,位于地下茎秆的叶腋处。（2）利用酶联免疫法（ELISA）测定LA杂种系百合‘耀眼’地下茎生鳞茎形成过程中内源激素（ZR、IAA、ABA、GA3）含量变化情况。根据激素含量变化趋势大致可分为两个阶段:第一阶段为时期I—时期III（前期）,此时IAA和ZR含量呈明显上升趋势并在时期III达到峰值;第二阶段为时期III—时期IV（后期）,四种内源激素含量均明显下降并在鳞茎生长点形成的时期IV降至最低值,此时ZR/GA3和ZR/IAA的比值却达到最高值。根据IAA含量在时期III前后的剧烈变化推测IAA对于鳞茎形成可能具有双重作用。在整个地下茎生鳞茎形成过程中ZR与其他三种激素含量变化极显著相关,推测细胞分裂素可能是鳞茎形成激素调控网络的关键节点。（3）施加外源细胞分裂素6-BA可以明显促进‘耀眼’地下茎生鳞茎的形成,主要体现在缩短形成时间和增加形成数量方面;此外,在地上部喷施6-BA可以从头诱导在其地上部茎秆的中上部叶腋处形成地上茎生鳞茎（stem bulbils）,表明茎生鳞茎的形成机制包括6-BA诱导途径。利用高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）测定未喷施（对照组）和喷施100 mg/L 6-BA（处理组）后内源激素含量变化情况,发现IAA和GA4含量在喷施6-BA后10-20天（后期）内大幅度下降,与对照完全相反,说明IAA和GA4在后期含量降低极有可能是诱导地上茎生鳞茎形成的关键;此外,t Z/GA4、i P/GA4、i PA/GA4和t Z/IAA、i P/IAA、i PA/IAA比值在地上茎生鳞茎生长点形成时明显高于对照组,进一步证明了与赤霉素和生长素相比,较高的细胞分裂素相对含量有利于‘耀眼’茎生鳞茎的形成。因此,多种激素共同参与调控鳞茎形成,为后续研究分子机制提供了思路。（4）从同时调控多种激素代谢及信号转导通路的KNOTTED1-like homeobox（KNOX）转录因子入手,分析其对LA杂种系百合‘耀眼’茎生鳞茎形成的潜在影响。通过同源克隆和RACE克隆技术共获得两个百合KNOX家族基因（La KNOX1和La KNOX2）以及一个百合BEL1-like homeobox（BELL）家族基因（La BEL1）,并对以上三个基因进行生物信息学分析、亚细胞定位以及转录自激活活性检测。实时荧光定量PCR（q RT-PCR）结果表明La KNOX1、La KNOX2和La BEL1基因属于激素响应基因,在‘耀眼’地下茎生鳞茎生长点形成时均在叶腋部位高表达,且鳞茎形成过程中表达量变化趋势与ZR/GA3和ZR/IAA显著相关（p<0.05）。酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（Bi FC）试验分别从体外和体内验证了La KNOX1、La KNOX2和La BEL1转录因子之间两两互作以及参与互作的保守结构域。（5）将La KNOX1和La KNOX2、La KNOX1和La BEL1分别同时转入拟南芥中进行功能验证,并与单独转入相应基因的拟南芥进行比较。利用HPLC-MS法测定转基因拟南芥内源激素含量,发现La KNOX1、La KNOX2和La BEL1三个转录因子及其异源二聚体同时调控细胞分裂素（反式玉米素t Z、异戊烯基腺嘌呤i P和异戊烯基腺苷i PA）、赤霉素（GA3、GA4和GA7）、生长素IAA以及脱落酸ABA含量变化。其中,La KNOX1与La BEL1互作后增强了对IAA含量的抑制作用,而与La KNOX2互作后这种抑制作用被削弱。La KNOX1与La KNOX2或La BEL1形成异源二聚体后均导致异戊烯基类细胞分裂素（i P和i PA）含量大幅度提升,GA4含量明显降低,同时t Z/IAA、i P/IAA、i PA/IAA、i P/GA4、i PA/GA4比值明显上升,与LA杂种系百合‘耀眼’茎生鳞茎形成过程中内源激素含量变化基本一致。最后,笔者得出调控LA杂种系百合‘耀眼’地下茎生鳞茎形成的分子机制。在地下茎生鳞茎形成过程中,前期（时期I—时期III）La KNOX1基因“先升后降”导致内源t Z和IAA含量上升、GA4含量下降;后期（时期III—时期IV）La KNOX1、La KNOX2和La BEL1基因均被大量诱导表达,La KNOX1与La KNOX2以及La BEL1结合形成异源二聚体共同发挥作用,由于La KNOX2基因表达量约为La KNOX1和La BEL1的3倍,因此还将剩余大量La KNOX2蛋白单独发挥功能。在这种情况下,内源GA3、GA4、IAA含量下降,t Z/IAA、i P/IAA、i PA/IAA、i P/GA4和i PA/GA4比值上升,最终导致LA杂种系百合‘耀眼’地下茎生鳞茎形成。