根是植物吸收营养,调节生长发育的重要器官。根系的信号转导过程是植物生理学研究中的重要内容。细胞外ATP(extracellular ATP,eATP)在植物的生长发育过程中发挥着重要的调节作用,是植物细胞外重要的信使分子。本文研究了eATP调节植物根生长发育的信号转导机制。本文采用拟南芥野生型(ws、col-0生态型)、异三聚体G蛋白α、β、γ亚基基因缺失突变体和α亚基超表达株系、NADPH氧化酶的基因缺失突变体rhd-2、以及三磷酸腺苷双磷酸酶催化亚基AtAPY1突变体apy1为材料,对eATP调节植物根生长发育的信号转导过程中发挥的作用进行了研究。结果显示,eATP处理后,拟南芥主根生长减慢,随着eATP浓度的升高,主根生长所受抑制程度加大,表明细胞外ATP抑制拟南芥主根生长。用三磷酸腺苷双磷酸酶(apyrase)处理以消除细胞壁中原有的ATP分子,主根生长速度明显加快,说明了内源eATP在主根生长过程中起着负调控作用。利用激光共聚焦技术检测ATP处理后根细胞形态的实验结果显示,eATP处理后的主根成熟区与伸长区细胞长度较未处理组要小,分生区与伸长区的细胞层数减少,腺苷三磷酸双磷酸酶处理后的拟南芥主根成熟区与伸长区细胞长度增加,但是分生区与伸长区的细胞层数没有变化,这说明eATP可能通过抑制根细胞的伸长抑制了拟南芥主根的生长。eATP处理后,异三聚体G蛋白α、β、γ亚基基因和Gα超表达株系主根生长较慢,长度较短,而eATP对异三聚体G蛋白α、β亚基基因缺失突变体的主根生长抑制程度与野生型比较差异不显著,表明异三聚体G蛋白α、β亚基基因可能没有参与eATP抑制主根生长的信号转导过程。而γ亚基基因缺失突变体对eATP的敏感度明显强于野生型,γ亚基基因可能参与了eATP抑制主根生长的信号转导过程。在NADPH氧化酶基因缺失突变体中,eATP对主根的抑制程度明显低于野生型,说明NADPH氧化酶参与的ROS合成机制可能是此信号转导过程中下游的信号转导因子。上述结果显示,eATP能够作为信号分子抑制拟南芥主根生长,其机制是通过抑制根细胞的分裂与伸长实现的,这一过程的信号转导机制还不清楚,需要进一步研究。