光、乙烯和赤霉素共同调控植物光形态建成的分子机制开题报告

全文总字数：14634字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、光形态建成

植物由于其固生生物的属性，无法做出快速的移动，因此演化出了更完善的机制以应对体外环境的复杂多变。其中，植物种子萌发，从暗下转为光下破土而出的过程对植物生长发育尤为重要，需要精细的调控。光，不仅为植物光合作用中的物质合成提供能量，还与温度、机械压力、养分条件等一样，是重要的环境信号之一。种子在暗下为了尽快探出地面，并保护子叶不受压力损伤及光氧化损伤，采取伸长下胚轴、子叶紧闭并顶端弯曲、叶片黄化的暗形态建成的生长策略^[1]。而当植物见光后，需要快速将叶片打开以实现自养，下胚轴更加结实、更少伸长从而为植株上部生长节省能量^[2]，于是转变为下胚轴生长受抑制，子叶变绿并无顶端弯钩的光形态建成的生长方式。

植物激素是植株生长发育过程中的重要内源调节信号。作为唯一的气态植物激素，乙烯是一种重要的激素信号分子。除了经典的“三重反应”，乙烯还在植物的萌发、伸长、性别发育、逆境生长和果实成熟等生理过程中都发挥着不可或缺的作用^[5,6]。赤霉素也调控着种子萌发、器官伸长和开花时间等重要的植物生长发育过程^[7]。通过光形态建成相关的遗传筛选，人们已鉴定出大量的光信号通路、乙烯信号通路和赤霉素信号通路中的关键调控因子。

2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

1、初步阐释光信号和内源激素拮抗调控植物下胚轴伸长的机制。

2、揭示乙烯与赤霉素在光形态建成中的协同相互作用。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法：

1、实验材料

本课题使用的拟南芥野生型、ein3ox、ein3eil1、pif3、pif3ox、della、pif1pif2pif3pif4pif5（pifq）、pifqein3eil1的背景为col-0，均为本实验室已有材料。

4. 研究创新点

（1）通过不同的实验探讨乙烯信号在植物光形态建成过程中对下胚轴伸长的调控；

（2）通过植物表型、下胚轴细胞长度和pifs的蛋白水平三方面系统地阐释赤霉素在不同光强下对植物生长发育的影响。

（3）试揭示乙烯和赤霉素在光形态建成中如何相互作用，整合信号来调控植物细胞伸长。

5. 研究计划与进展