细胞分裂素(Cytokinin,CTK)是一类植物激素,主要分布于植物的幼嫩部位如茎尖,其主要通过促进植物根和芽中的细胞分裂或胞质分裂,参与细胞生长和分化从而影响植物的生长发育过程。前人的研究表明,CTK对茭白肉质茎膨大具有重大作用,而植物体内的CTK是通过一套类似于细菌的双元信号系统(Two-component System,TCS),通过“磷酸接力”将信号传递至下游元件的,其对植物的生长和发育如细胞形态发生、信号转导和环境胁迫的响应方面等起非常重要的作用。茭白作为中国的特色水生蔬菜,近年来产业发展迅猛,但与它相关的基础研究却严重滞后,特别是对茭白的孕茭机理,我们仍然知之甚少。而随着许多物种的全基因组测序的完成,越来越多的物种如拟南芥、水稻、等植物有关CTK的TCS信号转导机制逐渐被报道,但在茭白中还没有。本研究以“浙茭2号”作为供试材料,采用细胞生物学,生物信息学和分子生物学的手段来阐述CTK的TCS调控“浙茭2号”膨大的研究。结果显示,促使茭白膨大的主要因素是由细胞生长引起的,外源喷施细胞分裂素(trans-Zeatin)可以激发茭白的膨大,提高茭白的膨大率。而茭白在膨大前期以细胞分裂为主,说明CTK促进茭白的膨大可能是通过诱导细胞分裂来实现的;通过对茭白全基因组进行生物信息学分析,我们共筛选鉴定出和TCS所有成分同源的56种蛋白,包括13种Zl HKs,8种Zl HPs和35种Zl RRs(其中有17种A型Zl RRs,12种B型Zl RRs,2种C型Zl RRs以及4种Zl PRRs)。通过系统进化树分析,发现茭白和水稻的CTK的TCS信号途径的基因在进化上要比拟南芥更近一些。通过对不同发育阶段(未膨大、开始膨大和露白)的茭白肉质茎进行转录组测序,并结合前人的RNA-seq数据综合分析,结果表明,56个TCS基因中有51个基因参与茭白膨大前后的表达,且部分CTK信号基因的表达发生了显著的变化,即Zl RR7、Zl RR8、Zl RR10、Zl HP5、Zl RR30以及Zl PRR2六个基因可能参与茭白的膨大过程;对Zl HP5进行RNA原位杂交分析,Zl HP5基因在茭白茎尖维管组织中特异性表达。