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植物营固生生活,根生长发育情况决定了植物适应环境的能力,发达的植物根系可以确保植物从土壤中吸收更多的水分和矿质营养,以有利于植物对环境的适应。关于植物根生长的研究已经有诸多报道,植物根的生长和光合作用具有紧密的联系,通过光合作用合成的蔗糖,通过韧皮部装载运输到根部,促进主根的生长。植物通过TOR激酶感知葡萄糖信号,激活根尖分生区,促进主根的生长。也有许多糖和植物激素互作相关的研究,糖作为一个信号分子调节植物激素的合成和转运,从而调节植物的生长发育。 本研究通过分隔供糖处理实验发现,只有子叶供糖才能恢复主根的生长,同时通过 DR5::GUS和非损伤微电极技术对根尖生长素的含量及活度进行检测,发现在有糖情况下无论野生型还是突变体根尖生长素的水平及活度都很高,而在无糖条件突变体根尖生长素的水平和活度相对于野生型明显降低。试验中也对生长素外流载体PINs和合成相关基因YUCs进行了表达量分析,发现糖能够诱导这些基因的表达,当SDM1的突变会导致无糖条件下PINs和YUCs相关基因的表达明显下调。SDM1的突变会导致拟南芥幼苗萌发早期不能正常完成光形态建成,子叶是植物幼苗发育过程中生长素合成的主要部位,光合糖含量的降低同时导致子叶生长素合成的降低,进而导致运往根部的糖和生长素降低,导致主根不能正常的生长。SDM1在拟南芥生长发育中的重要的调节功能为陆地棉中该基因的同源基因的研究提供了一个启示。通过对不同物种间SDM1的进化分析发现,SDM1在植物中普遍存在,且进化上高度保守,其中拟南芥和棉花中,SDM1的同源性达到74.8%,通过GhSDM1回补拟南芥sdm1突变体植株,不仅能够恢复sdm1突变强蓝光下胚轴向光弯曲功能的缺失,还能够恢复无糖培养基主根不生长的表型,说明AtSDM1和GhSDM1在功能上具有高度的保守性。这个结果也进一步说明SDM1在拟南芥生长发育过程中具有重要的作用。