根系是植物最主要的营养器官之一,但在生长发育中常会遭受多种逆境胁迫的伤害。改善根系生长状态,提高根系对逆境的抵抗能力是作物生产的需要。低氧是植物根系遭受的主要胁迫之一。低氧胁迫首先引起植物根系呼吸代谢受阻,进而引起一系列代谢紊乱。γ-氨基丁酸（GABA）合成代谢途径是植物呼吸作用主要的支路,GABA能够响应低氧胁迫在植物体内快速积累,对低氧胁迫有缓解作用。研究表明,外源GABA能够调节植物根系生长,并引起内源GABA积累而缓解低氧胁迫,增加植物根系的低氧耐受性。GABA还可以调节植物内源激素水平,但是GABA能否通过调节内源激素水平而调节植物根系生长和低氧耐受性尚未见报道。本研究以野生型拟南芥和相关突变体为材料,利用实时荧光定量PCR、GUS染色、高效液相色谱等技术,研究了GABA通过内源激素水平调节调节植物根系生长和抗低氧胁迫的机理,同时以核桃楸为材料,利用生物统计、微量法和光合检测等技术和方法进行了GABA在实践应用中的研究。主要研究结果如下:1、外源GABA对拟南芥根系生长和结构具有一定的调节作用。常氧条件下,低浓度GABA处理能够促进野生型拟南芥主根生长,抑制侧根发生数量,但是POP2-1基因突变以后根系生长与上述趋势相反,且高浓度GABA对根长也起抑制作用,GABA含量检测结果发现POP2-1突变和外源GABA均会引起内源GABA含量增加,说明外源GABA处理能够增加内源GABA含量,从而调节拟南芥根系生长和结构形成;低氧条件下,外源GABA处理可以减少低氧胁迫对拟南芥根系伸长生长的抑制,说明外源GABA可以缓解低氧胁迫对植物根系生长的伤害。2、GABA可以通过调节生长素的合成转运基因和细胞分裂素的合成代谢基因表达共同调节拟南芥根系激素水平,但是在常氧和低氧条件下可能存在有不同的调节机制。常氧条件下,GABA可以上调生长素合成基因表达并下调生长素转运基因表达,从而提高拟南芥根尖的生长素积累,同时引起细胞分裂素合成基因和代谢基因的表达上调,从而可能引起细胞分裂素积累,抑制生长素对根系伸长的抑制;低氧条件下,GABA处理对根尖生长素含量影响不明显,但是可以上调生长素合成与转运基因的表达,同时上调细胞分裂素代谢基因的表达,因此低氧下GABA可能主要通过解除细胞分裂素对主根伸长的抑制而促进根系伸长。3、外源GABA能够有效改善核桃楸地上和地下部分的生长状态并增强核桃楸的抗低氧能力,具有一定的应用价值。外源GABA可以提高正常生长状态下核桃楸根系的发生量和新生根长度,并促进叶面积增大;也可以减缓低氧胁迫对核桃楸光合速率的抑制作用,并提高根系无氧呼吸作用酶活,提高核桃楸根系对低氧的耐受性;说明GABA可以改善核桃楸生长状态,并提高抗低氧能力。本文探讨了外源GABA对拟南芥根系生长和抗低氧胁迫的作用,包括内源GABA水平,内源激素水平和相关基因表达调控,为进一步深入研究GABA对植物根系生长和抗低氧调节机理的研究提供参考。同时也证明GABA在改善核桃楸生长和抗低氧胁迫中具有一定的应用价值。