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植物根系持续产生新细胞的能力使其具有无限生长和高度动态的生长特性,从而适应其周围千变万化的生长环境。植物激素尤其是生长素在调控植物根系的生长发育过程中发挥重要作用,是维持拟南芥根尖干细胞微环境的重要调控因子。目前的研究表明生长素信号通路中生长素响应因子ARF10和ARF16在维持拟南芥根尖干细胞微环境,调控侧根发育等过程中都起到重要作用。然而,对于直接受ARF10和ARF16调控的下游响应因子,目前知道的并不多。本论文主要以拟南芥为模式植物,通过表达谱测序,酵母双杂交技术,BiFC,ChIP和分子遗传等多种生物学手段,详细研究ARF10和ARF16调控拟南芥根尖干细胞微环境的分子机制。主要研究结果如下:与arf10/16突变体表现出根尖干细胞肿瘤样膨大及其分化受抑制的表型相对应,过表达ARF10和ARF16的转基因系均表现出根尖远端干细胞分化加快的表型,说明ARF10和ARF16基因具有促进根尖远端干细胞分化的作用。在该过程中基因ARF10可能发挥主要作用。通过对arf10/16双突变体的表达谱分析,我们发现了在该突变体中3个表达量变化较大的基因,其中一个生长素信号传导通路中AUX/IAA家族的LAAn。首先,IAAn基因在arf10,arf16特别是arf10/16双突变体中表达量都明显上升,说明ARF10和ARF16基因对IAAn的表达有抑制作用。随后的ChIP实验证明ARF10和ARF16蛋白可以与IAAn基因启动子-2102位和-1093位的生长素响应元件相结合,为ARF10和ARF16基因调控IAAn的表达提供了直接证据。其次,酵母双杂交实验及双分子荧光互补实验结果证实了 IAAn分别能与ARF10和ARF16互作,其中IAAn与ARF10的互作是强互作。因此推测IAAn可能通过ARF10和ARF16介导的生长素信号传导通路,参与拟南芥根尖干细胞微环境的调控。最后,IAAnpro:GUS植株GUS染色结果显示,IAAn基因主要在主根中柱鞘层以及侧根发生部位表达,其在中柱鞘表达与侧根的起始位置相重合,酵母双杂交实验及双分子荧光互补实验结果证实了 IAAn分别能与在侧根发育过程中起关键作用的ARF7和ARF8互作,可以推测IAAn基因参与调节侧根的起始和伸长。另外一个受ARF10和ARF16调控的基因是编码锌指蛋白转录因子的STOP2。STOP2在arf10和arf16特别是arf10/16双突变体中表达量明显下调。并且STOP2两个突变体株系表现出双层干细胞表型,与arf10/16双突变体表型一致,说明ARF10和ARF16可能通过激活STOP2的表达来促进细胞的分化。ABA信号可以抑制STOP2的表达,进而推测ABA信号可能通过抑制STOP2的表达来抑制干细胞的分化。而stop2突变体因缺失STOP2蛋白,已经达到了 ABA抑制作用的上限,因此对ABA的敏感度降低。这为进一步研究ARF10和ARF16参与的生长素信号途径调控拟南芥根根尖干细胞微环境的维持提供了新的线索。最后一个受ARF10和ARF16调控的基因是编码酪氨酸氨基转移酶的TAT3,其突变体出现双层干细胞的表型,说明TAT3基因能促进干细胞分化。而JA信号可以诱导TAT3的表达,因此推测JA可能通过诱导TAT3表达来实现对干细胞分化的促进作用,tat3突变体因缺失TAT3蛋白,阻断了 JA信号通路,因此对JA处理不敏感,出现干细胞分化受阻表型。同时arf10/16双突变体对JA处理也不敏感,说明ARF10和ARF16基因可能通过TAT3基因影响JA信号传导途径,从而调控根尖干细胞微环境,要确定其分子机制还需要更多的实验证据。