植物的生长和发育受多种环境因子的影响,其中温度作为关键的影响因素对植物生长发育具有重要作用。拟南芥的紫色酸性磷酸酶2（Purple Acid Phosphatase 2,AtPAP2）是一个叶绿体和线粒体双定位的蛋白。前人的研究表明:过量表达AtPAP2的拟南芥和亚麻荠开花时间缩短,并具有更高的种子产量。过量表达AtPAP2的马铃薯块茎产量显著提高。AtPAP2在改良作物方面展现了广阔的应用前景。然而也有研究发现:过量表达AtPAP2的植物更易感病。本研究主要研究了 AtPAP2过表达植株（PAP2-OE）在高温胁迫条件下的下胚轴及初生根长度的变化情况,并着重研究了其初生根的生长在高温下显著受抑制的分子机制。本研究将为全面阐明AtPAP2的功能以及应用AtPAP2改良作物提供重要的理论及技术支持。本研究比较了常温（23℃）和热胁迫（29℃）条件下,拟南芥野生型（WT,Col-0）、pap2和PAP2-OE的表型差异,并探索了 PAP2-OE株系的初生根在热胁迫条件下较WT的初生根短的分子机制。另一方面,利用蛋白互作的方法,初探了 PAP2过量表达提高植物IAA含量的分子机制。本研究获得以下主要研究结果:（1）常温生长条件下,PAP2-OE幼苗比WT和pap2具有更长的下胚轴,真叶与下胚轴的夹角明显增大。这与拟南芥热形态建成的表型十分类似。（2）通过发芽实验,我们发现PAP2-OE幼苗虽然生长快速,但其种子发芽速度并不比WT快。（3）为探索PAP2-OE表现出类似热形态建成表型的原因,我们分析了种植于23℃和29℃条件下其下胚轴和初生根的生长情况。结果显示:热胁迫条件下,PAP2-OE的初生根长度与常温条件相比明显变短,但是WT和pap2的初生根则没有显著变化。（4）由于PAP2的过量表达对于植株体内的糖代谢有很大的影响,糖浓度会在一定程度上影响根的生长。我们对不同株系的拟南芥施用不同浓度的蔗糖,结果显示:在常温条件下,外源添加3%和4.5%的蔗糖显著抑制了各株系的下胚轴长度,但并未显著抑制各株系的初生根的长度。在29℃条件下,与常温相同,蔗糖对下胚轴长度的影响一致,对初生根生长的抑制趋势在株系间也没有明显差异。这说明体内糖浓度的差异并非OE株系在高温下根生长受抑制的因素。（5）热胁迫常会导致植物体内产生活性氧。我们对在培养基上生长6 d的幼苗根组织分别进行DAB和NBT染色,结果显示:PAP2-OE、WT和pap2无论在常温还是高温条件下,体内活性氧含量均无显著差异。这说明PAP2-OE的根长被高温显著抑制并非是由于体内活性氧异常而导致的。我们进而研究是否是植株体内激素差异导致的高温下OE株系初生根的生长受抑制。我们通过在培养基中添加植物激素萘乙酸（NAA）、氨基环丙烷羧酸（ACC）以及茉莉酸甲酯（MeJA）,然后调查植株根长的变化情况。结果显示:在23℃条件下,各株系经处理后的根长均有抑制,各株系间没有显著的差异。在29℃条件下,发现施加NAA和ACC后对WT及pap2的根长抑制率相当,并且均大于对OE-7及OE-21植株的根长抑制率,而MeJA对根长的抑制率相对较小。表明OE株系的根生长对NAA和ACC处理的响应比WT和pap2迟钝。这提示我们可能是OE株系中的生长素（IAA）或乙烯含量出现异常而导致的高温下OE株系初生根生长受抑制的表型。（6）为进一步证实各株系的IAA含量差异及全面测定植物的各大植物激素及中间代谢物含量等的异同。我们首先在各株系中过量表达pDR5:GUS,取转基因植株的初生根进行GUS染色（染色越深,说明其IAA含量越高）。结果显示:不同温度条件下,OE株系中的IAA含量均高于WT和pap2。OE植株在高温条件下积累了更高含量的IAA。利用LC-MS对各株系的幼苗的主要激素及生长素的代谢中间体进行测定,发现IAA含量的确在OE株系中更高,拟南芥中IAA合成的主要前体IPyA的含量在OE株系中更低,IAA缀合物IAA-Asp和IAA-Glu也同样如此。在高温条件下,WT中IAA,IPyA,IAA-Asp和IAA-Glu含量升高,OE株系的IAA含量升高更多。OE株系的IPyA虽然也升高较多,但最终OE株系的IPyA含量仅WT的一半。OE株系的IAA-Asp和IAA-Glu含量几乎不受高温影响,而WT的IAA-Asp和IAA-Glu含量升高3倍以上。（7）为进一步探索热胁迫下PAP2-OE的根的伸长受抑制的分子机制,我们比较了在热胁迫条件下,WT和PAP2-OE的转录组数据,结果显示:催化合成色氨酸的PAI3基因和与色氨酸合成IPyA相关的基因TAR3和TAR4在OE株系中是下调的,说明OE株系中IPyA的合成量比WT中少。而催化IPyA合成IAA的关键基因YUC2的转录在OE株系中却是上调的,这又会导致IPyA的消耗增多。因此,高温条件下OE株系中IPyA含量显著低于WT。高温下,催化IAA钝化为IAA-Asp和IAA-Glu的关键基因GH3家族中有多个基因的转录水平在OE株系中上调,说明OE株系在高温条件下的确积累了过多的活性IAA。而催化IAA-Asp和IAA-Glu活化为IAA的关键基因ILR2在OE中是显著上调的,这可能是导致高温条件下,OE株系中IAA-Asp和IAA-Glu的含量并未像WT一样显著提高,且积累更多IAA的原因。但目前尚不清楚ILR2上调的原因。（8）为探索PAP2过量表达导致生长素异常积累的分子机制,我们利用新兴的邻近标记技术结合质谱检测,筛选到PAP2在叶绿体内可能与ATP酶的一个亚基AtpB相互作用。（9）为验证PAP2是否与AtpB互作,本研究利用双分子荧光互补（BiFC）实验初步验证了PAP2与AtpB的互作。本研究通过一系列实验,发现OE株系的初生根在高温下的生长被显著抑制,但该现象与植株的糖和ROS含量等均不相关,而是由于OE株系在高温条件下积累了更高的IAA所致。为进一步探索过量表达PAP2导致生长素异常积累的分子机制,我们利用邻近标记技术,筛选到一个与PAP2互作的候选蛋白AtpB,并利用BiFC实验初步验证了二者之间的互作。后续将进一步验证它们之间的互作,并继续探索过量表达PA P2导致IAA含量升高的分子机制。本研究的开展不仅有助于我们更全面而深入地理解过量表达PAP2对植株的影响及其分子机制,还为避免利用PAP2改良作物而带来的高温敏感的缺陷奠定理论基础。为后续进一步解析PAP2的分子功能及应用PAP2改良作物提供理论及应用支持。