生长素与细胞分裂素的协同或拮抗调控植物顶端分生组织的发育与维持。目前的研究表明,细胞分裂素的负调控因子AHP6作为新发现的整合两条信号通路的重要调控因子,作用在生长素下游协调平衡生长素和细胞分裂素信号交叉,促进叶序模式以及木质部分化模式的稳定。本研究表明小G蛋白ROP的活化因子RopGEF成员能与AHP6互作;ropgef突变体花序排列紊乱;根木质部发育缺陷,表明RopGEF可能是AHP6调控叶序发育与木质部发育信号途径的新组分。本文以拟南芥鸟苷酸交换因子RopGEF5作为研究对象,综合运用了细胞生物学,分子生物学与反向遗传学的实验方法,通过对RopGEF5的时空表达模式,CRISPR/Cas9技术敲除RopGEF5基因,对突变体表型的观察,对生长素与细胞分裂素报告基因,生长素运输载体以及RopGEF5互作蛋白AHP6在突变体花序分生组织,根中的变化分析,解析了RopGEF5在花序以及根木质部发育中的功能及其在两条激素信号通路中的作用,获得的主要结果如下:1)通过对RopGEF5启动子活性,m RNA原位杂交以及GFP荧光蛋白标记的融合蛋白分析发现,在组织水平上RopGEF5在胚胎以及胚后发育过程中都有表达,并且在胚胎,根以及花序分生组织的维管细胞表达较强。亚细胞定位分析发现RopGEF5在细胞膜以及膜周边细胞质中表达并且在膜上极性定位,且其在蛋白水平上受细胞分裂素的诱导。2)通过对CRISPR/Cas9基因敲除突变体的表型分析发现,RopGEF5功能缺失后会导致角果着生序列发生紊乱,花原基数目变多并且花序分生组织变大,在根的发育中导致木质部发育缺陷,表明RopGEF5在花序分生组织以及根木质部发育过程中具有重要的作用。3)生长素报告基因DR5rev-GFP在RopGEF5功能缺失突变体中表达减弱,说明RopGEF5影响生长素在花序分生组织以及根尖浓度高峰的建立。此外,生长素输出载体PIN1在RopGEF5突变体中的丰度降低,在胚胎以及花序分生组织的细胞中细胞内信号增加,可能是导致膜上信号减弱的原因,并且在花序分生组织细胞中,PIN1极性减弱或改变,影响生长素的极性运输。同时,在RopGEF5突变体中,细胞分裂素响应的标记基因TCSn::GFP表达增强,暗示在突变体中细胞分裂素的响应改变。4)酵母双杂交结果显示AHP6与RopGEF5相互作用,并且进一步验证了RopGEF5的PRONE结构域与AHP6的互作。同时在植物细胞中用双分子荧光互补实验验证了RopGEF5与AHP6的相互作用。5)RopGEF5功能缺失后,突变体的花序分生组织以及根中AHP6表达水平减弱并且在根中AHP6的蛋白积累减少。有趣的是,正常情况下AHP6随着原基的发育,从i1-P4原基表达逐渐增强,在P4原基之后,表达下降,但在ropgef5中,AHP6在原基之间的表达紊乱。同时,RopGEF5突变体表现出与AHP6的突变体相似的角果着生位置异常,根木质部发育异常的表型,并且生长素与细胞分裂素的响应在这两个突变体中也类似,说明RopGEF5与AHP6可能作用于同一信号通路,通过整合生长素与细胞分裂素来调控植物的生长发育。综上所述,RopGEF5在蛋白水平上受细胞分裂素的诱导,在花序分生组织以及根中通过影响生长素输出载体PIN1的表达和极性定位影响生长素浓度高峰的建立,同时RopGEF5调控细胞分裂素的响应,并且与细胞分裂素负调控因子AHP6相互作用,通过影响AHP6的积累参与AHP6介导的信号通路,整合生长素与细胞分裂素信号途径,共同调控植物的发育。