ABA调节拟南芥根系构型形态建成的分子机制

植物根系发育是一个重要的农艺性状。由于根系具有结构和生长模式简单、信号感受灵敏等，成为研究植物发育可塑性的良好材料。已知ABA在根系形成合适的根构型（architecture）的形态的建成过程中有着重要的作用，但直到目前对于其中的分子机制所知甚少。本研究以根的构型为观察指标，鉴定了几个和ABA调控根发育有关的基因突变体：编码受体类蛋白激酶erk1-1、转录共抑制因子AtSin3-1以及RNA结合蛋白rbp1-1。对这些突变体的遗传学、生物化学、分子生理学和基因组学的分析，可揭示根发育过程中ABA感知、ABA调节基因表达、RNA加工等在ABA调控根生长发育和环境适应作用。因此，这不仅有利于阐明植物如何感受外界刺激调控根发育可塑性这一复杂和困难的生物学问题基本的生物学特征，而且对农业生产极为重要。有利于实现本计划总体目标中的"揭示激素调控植物重要器官和性状形成以及以及环境适应分子机制"。

植物根系发育是一个重要的农艺性状，不同生长环境下植物根系表现出不同构型以适应环境变化。由于根系具有结构和生长模式简单、信号感受灵敏等特点，成为研究植物发育可塑性的良好材料。ABA可调控根系的可塑性发育过程，然而对其分子机制还了解较少。本项目筛选获得了大量根生长发育过程中对ABA敏感或不敏感的根构型变化突变体，并克隆了多个参与ABA调控根构型发育的新基因。我们的研究发现拟南芥中富含脯氨酸的伸展素类似的受体蛋白激酶成员之一PERK4活性受ABA诱导升高，并通过调控[Ca2+]cyt升高而介导ABA抑制的根细胞伸长过程。研究还发现MPK6和NR2介导的NO产生途径参与了ABA和活性氧对根系发育的调控过程，并且MPK6-ERF6-ROSE7/GCC-box复合体参与植物中活性氧应答基因的转录调控网络。另外，钙相关的蛋白激酶CAP1是一个定位于液泡膜上的受体样蛋白激酶，它可能作为NH4+的感受体起作用，并参与维持根毛顶端的钙梯度而促进根毛生长。这些研究成果发表论文8篇，申请专利4项，出版专业著作2部，获得国家自然科学二等奖1项。完成了原计划研究内容。