发达健壮的根系是植物在各种环境条件下完成生长发育的重要保障。根尖干细胞通过分裂和分化,能够形成不同类型的组织起始细胞进而形成各种根系组织,在根系发育过程中具有重要的作用。因此,研究根尖干细胞的分子调控机制为阐明植物生长发育、逆境适应和营养吸收的调控网络提供了重要的理论基础。为了探究根尖干细胞的调控机制,我们进行了atnacl1突变体表型的分析,发现了根尖静止中心(Quiencent center,QC)分裂和远端干细胞(Distal Stem Cell,DSC)分化增强。该突变体的根长和野生型类似,说明该基因不参与根长的调控。利用pNACL::NACL1-GUS和pNACL1::GFP转基因系进行的时空表达分析显示,AtNACL1主要在中柱,QC,内皮层,皮层内皮层起始细胞中表达。利用烟草叶片进行的瞬时表达分析表明,AtNACL1主要在细胞核中,说明该基因编码一个核定位蛋白。为了阐明AtNACL1调控根尖干细胞微环境(QC和周围干细胞的总称)的分子机理,我们检测了参与根尖干细胞微环境调控的关键基因在atnacl1突变体中的表达情况。结果显示,参与根尖干细胞微环境的关键调控基因PLT1和PLT2在atnacl1突变体中的表达量显著降低,说明AtNACL1可能参与PLT1和PLT2的转录调控;尽管GRAS转录因子SCR和SHR在转录水平上有所降低,但是atnacl1突变体中SCR::GFP和SHR::GFP表达量升高,说明AtNACL1可能负调控SCR和SHR的蛋白水平。酵母双杂交和BiFC实验结果表明AtNACL1能够和SHR互作,这提示我们AtNACL1可能通过和SHR的蛋白互作参与下游基因的转录调控从而最终影响根尖干细胞微环境的维持。为了进一步阐明AtNACL1调控的根尖干细胞微环境是否参与植物生长发育的调控,我们在拟南芥和玉米中过表达AtNACL1,并检测其对植物生长发育的影响。结果显示,拟南芥中过表达AtNACL1可以明显增加拟南芥的生物量,转基因植株表现出莲座叶数量增多,植株增高变大的表型。过表达AtNACL1的转基因玉米也表现出种子籽粒变大,植株变得更加强壮的表型,AtNACL1过表达转基因玉米生物量明显比非转基因对照增加。该结果说明,AtNACL1很可能通过调控干细胞参与植物生物量的调控。综上所述,AtNACL1是调控根尖干细胞微环境的一个调控因子,一方面通过调控AP2转录因子PLT1和PLT2的转录,维持根尖干细胞稳态;另一方面,AtNACL1可能通过和SHR的蛋白互作,调控根尖干细胞微环境。利用AtNACL1在拟南芥和玉米中进行的过表达转基因分析结果表明,过表达AtNACL1可以明显增加拟南芥或玉米的生物量,说明该基因是植物生长量调控的重要因子,可以在将来基于增加生物量的新品种培育中具有一定的应用价值。