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根是高等植物的重要器官,不仅对植物体具有机械支撑作用,而且在植物体从土壤中吸收正常生命活动所需水份和矿物质营养的过程中起到关键作用。根系的发育状况直接影响着植物体的生长状况,在农业生产实践中十分关键,因此对根系发生和发育的研究既具有理论价值,也具有实践意义。生长素在高等植物的根发育过程中发挥着关键的调节功能。近年来,通过对模式植物拟南芥的研究表明植物根系中存在着一个生长素的梯度分布,而这样的浓度梯度决定了根系的发育命运。生长素的浓度梯度的维持不仅依赖于生长素的合成代谢途径,更重要的是通过调节生长素的极性运输过程来实现的。参与生长素极性运输的分子元件主要是输入载体和输出载体,这些蛋白在质膜上的不对称分布决定了生长素的流向,其中输出载体被认为起到了更为重要的作用。PIN家族蛋白是主要的生长素输出载体,有8个成员,特异性的序列和启动子决定了其不同的表达部位和极性定位；而且,在发育信号和环境信号的刺激下,PIN的表达模式和极性可以快速改变,进而引起生长素流向的改变。细胞分裂素对根系的发育也起着重要的调控作用。最新研究表达,细胞分裂素参与调控了PIN蛋白在根尖的表达,从而调控了生长素的极性运输。因此细胞分裂素和生长素的平衡共同决定了根系的发育。利用过量表达和功能缺失突变体为材料,我们对AtRRE1基因的功能作出具体和细致的研究,结果证明AtRRE1在拟南芥根发育中起调控作用,并且该基因同时参与生长素以及细胞分裂素的调控,处在一个激素互作的节点上,从而影响根的发育。该研究的主要结论如下：1、通过对AtRRE1过量表达和功能缺失突变体的研究,证实AtRRE1是主根伸长的负调控因子；显微观察证实AtRRE1基因的表达水平可以影响拟南芥根尖分生组织细胞的分化速度。2、由于生长素在植物根系发育过程中起到重要的调节作用,我们利用生长素报告株系IAA2::GUS检查了突变体中生长素的表达,结果显示突变体中生长素的浓度梯度发生了改变。3、通过检查突变体在施加不同运输性质的生长素条件下的生长状况,发现过量表达AtRRE1破坏了对外源生长素的应答；通过对突变体内源生长素运输的直接检查,证实了突变体中内源生长素的运输发生了改变。4、利用报告株系检查了突变体中生长素运输载体的变化,发现AtRRE1通过调控输出载体PIN蛋白调控生长素的运输过程。5、利用RT-PCR技术,发现过量表达AtRRE1可以诱导细胞分裂素下游基因的表达：通过突变体杂交,证实AtRRE1基因对根长的调控依赖于细胞分裂素反应调节因子ARR1、ARR12的功能,显示了AtRRE1也参与了细胞分裂素调控网络,处在一个激素互作的节点上。