黄瓜不定根起始和发育过程中过氧化氢的作用机制研究

本项目拟以不定根形成信号转导研究成果和我们的新近结果（过氧化氢参与不定根起始和发育过程，并可能与细胞分裂和分化有关）为基础，以黄瓜作为实验材料，通过药理学实验、组织细胞学方法、荧光探针结合激光共聚焦显微镜对相关信号分子进行原位检测、相关分子证据获取及生根观察等研究方法，系统研究活性氧（主要是过氧化氢）作为一种新的信号分子在不定根起始和发育的不同阶段的动态分布和具体作用、可能来源，并进一步研究过氧化氢在此过程中的信号转导途径及其相关的分子基础，尝试从分子水平上探讨其调控机制，并就过氧化氢与一氧化氮在不定根形成过程中的关系进行探讨。上述问题的解决将为不定根发生过程中信号转导网络研究积累新的资料，也有利于推动植物器官发生机理及植物发育生物学研究。鉴于植物不定根形成在农业生产中的重要性，本研究还可为调控制植物根系发育，提高作物成活率奠定理论基础。

不定根发生机制是植物发育中的一个基础性的问题。本项目通过药理学实验、组织细胞学方法、荧光探针结合激光共聚焦显微镜对相关信号分子进行原位检测及生根观察等研究方法，系统研究了过氧化氢作为信号分子在不定根起始和发育过程中的作用。首先，我们研究了过氧化氢在不定根形成不同阶段的动态分布，表明过氧化氢的分布与不定根的起始和发育密切相关，其产生与酮胺氧化酶和NADPH氧化酶有关。其次，我们研究了一氧化氮和钙离子在不定根形成中的动态变化及其与过氧化氢的关系，伴随着根原基的发生和发育的过程这三种物质的水平均逐渐增强，其分布位置也较一致，都是主要分布在根原基起始部位及正在发育的根原基中，暗示它们与根原基的发育密切相关。但在时间上，NO和Ca2+荧光在根原基起始区域出现晚于H2O2，结合这两者相关试剂处理表明NO、Ca2+位于H2O2的下游起作用。上述问题的解决将为不定根发生过程中信号转导网络研究积累新的资料，也有利于推动植物器官发生机理及植物发育生物学研究。