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不定根的形成是植物无性繁殖的一条重要途径,其形成过程复杂受一系列的内外因素调节。近年来大量的研究表明多种信号分子参与不定根形成的信号转导,然而对不定根形成的复杂信号分子网络仍然不是很清楚,这方面的研究将会加深我们对信号分子调节不定根形成的分子机理。NO是一个具有氧化活性的小分子信号分子,在植物体重参与不同的生理过程以及几乎所用的胁迫应答。NO同时也参与调节根器官的形成,包括侧根、根毛和不定根的形成。尽管大量的研究已经证明NO参与不定根的形成,然而对于NO调节不定根形成的机理却研究很少。最近的而研究报道表明H2在植物的发育和胁迫应答方面发挥重要作用。更重要的是有研究表明H2通过HO/CO信号系统调节黄瓜不定根的发育。H2和NO都作为信号调节剂参与多种植物生理功能,但是很少有研究报道H2和NO在调节不定根发生时的关系。本实验用黄瓜(Cucumis sativus‘Xinchun 4’)和万寿菊(Tagetes erecta L.‘Marvel’)为试验材料研究H2和NO在不定根形成中的作用和关系。取得的主要结果与结论如下:1.HRW和NO供体SNP都可以促进黄瓜和万寿菊不定根的发生,50%RHW和50μM的SNP可以显著促进不定根的发生。此外cPTIO,L-NAME和NaN3可以抑制H2诱导的黄瓜和万寿菊不定根的形成,说明内源NO参与H2诱导植物不定根的发生。2.H2和NO处理激活细胞周期,细胞从G1期向S期转移,同时H2和NO也诱导细胞周期相关基因CycA、CycB、CDKA和CDKB基因的表达。可见,H2和NO促进黄瓜不定根的发生是通过调节细胞周期相关基因的表达从而激活细胞周期加速细胞分裂。然而,cPTIO,L-NAME和NaN3逆转H2对细胞周期时相和相关基因的表达诱导,由此可知,内源NO参与调节H2调节的细胞周期活性的改变从而诱导黄瓜不定根的发生。3.H2和NO增加生根靶基因CsCDNAJ-1,CsCDPK1和CsCDPK5的表达量,而cPTIO,L-NAME和NaN3抑制H2的这种诱导作用,说明内源NO参与H2对生根靶基因表达的调节。4.H2在诱导黄瓜不定根形成过程中诱导NO的产生,并且具有一定的浓度和时间依赖性,50%HRW在处理24 h时,NO的含量达到最大值。此外,cPTIO,L-NAME和NaN3会降低H2诱导的内源NO产生。所以,H2促进黄瓜不定根的发生是通过诱导外植体产生NO实现的。5.H2诱导NOS-like和NR活性的表达,同时具有浓度和时间依赖效应。50%HRW处理24 h显著增加NOS-like和NR的活性。然而L-NAME抑制NOS-like活性的增加,NaN3抑制NR活性的增加。由此可知,H2通过NOS-like和NR两条途径,并且通过调节其活性诱导黄瓜不定根的发生。6.H2增加NOS-like和NR基因的表达水平,说明H2从转录水平调节NOS-like和NR基因表达诱导不定根的形成。7.H2降低万寿菊万寿菊外植体电导率和气孔开度,增加植物体内相对含水量。可见,H2通过保护膜的通透性降低气孔开度增加植物体内的水分含量,从而为不定根的发生过提供充足的水分供给。8.H2通过调节万寿菊体内可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白的含量变化,为不定根的形成提供充足的物质和能量需求。同时H2通过调节POD、PPO和IAAO的活性诱导万寿菊不定根根原基的形成。