芹菜（Apiumgraveolens L.）是伞形科（Apiaceae）芹属一、二年生草本植物,在世界范围内普遍种植,是一种重要的叶菜类蔬菜作物。芹菜含有丰富的营养物质,又具备可观的药用价值。芹菜叶的品质受自身及环境因素的综合影响,高低温、干旱和高盐是几种常见的非生物胁迫,制约着芹菜植株的生长发育,往往还会导致其产量降低、品质下降。木质素是非水溶性膳食纤维,研究芹菜叶木质素合成与积累及相关的调控因子对芹菜品质的提高具有一定的借鉴意义。本文以芹菜为研究对象,研究了外源赤霉素对芹菜叶木质化的影响和木质素合成及其他激素合成基因的响应情况。植物NAC转录因子通过自身的响应机制来抵御不同的非生物胁迫,同时也参与形态发生及代谢等过程。本文通过鉴定芹菜NAC转录因子家族,并筛选出AgNAC1基因,初步验证了该基因的功能,将其转化到拟南芥,以进一步研究芹菜NAC转录因子对木质素合成的影响。本文的主要研究结果如下:1、赤霉素（GAs）作为调节高等植物生长和发育的重要激素之一,可以促进细胞伸长和扩增。赤霉素对芹菜叶的作用机制尚不清楚。用赤霉素（GA3）和多效唑（PBZ,一种赤霉素抑制剂）处理芹菜品种‘津南实芹’。研究结果表明:GA3处理促进芹菜叶的伸长生长,引起芹菜叶组织的木质化。另外,随着外源赤霉素或抑制剂施用的增加或减少,与赤霉素、生长素、细胞分裂素、乙烯、茉莉酸、脱落酸和油菜素内酯合成有关基因的转录水平也发生了变化。GA3可能通过串扰机制与其他激素相互作用,从而调节芹菜的生长。本研究为进一步研究赤霉素的代谢调控机制提供了基础,对了解赤霉素在芹菜生长发育中的作用具有参考意义。2、赤霉素是一种植物激素,在植物的整个生命周期中都起着重要作用。木质素,一种苯丙氨酸衍生的芳香族聚合物,可以增强细胞壁的水传递功能和支撑压力。此功能也是高等陆生植物生物学的核心。适当的木质素含量对芹菜品质至关重要。芹菜中赤霉素水平与木质化发生之间的关系尚未见报道。以‘六合黄心芹’和‘津南实芹’为材料,对施加不同浓度的外源赤霉素处理后芹菜叶片和叶柄的生长和木质素分布进行分析。结果表明:赤霉素处理可影响芹菜叶中木质素含量。紫外线（UV）激发下的自发荧光分析表明,在芹菜叶发育过程中,赤霉素对其木质素积累起重要作用。赤霉素处理导致芹菜叶组织木质化,木质素合成相关的12个基因的表达谱随赤霉素浓度的增加而变化。这为进一步研究植物中木质素代谢调控提供了基础,并在植物生长调节剂应用于生产中发挥了至关重要的作用。3、基于本课题组芹菜全基因组数据,鉴定获得111个芹菜NAC转录因子家族成员,通过进化树与结构域分析将其分成18个亚家族。与其他物种相比,芹菜NAC转录因子所占的基因组密度较小（0.048/Mb）。通过分类筛选出19个AgNAC基因,并分析这些基因在非生物胁迫下的表达情况。RT-qPCR结果显示这些AgNAC基因响应高温、低温、干旱及高盐逆境胁迫。此外,一些基因的表达量表现出显著的组织特异性,在叶片中的表达呈现更显著的上升趋势。4、从芹菜‘六合黄心芹’和‘文图拉’中分别克隆获得NAC转录因子基因AgNAC1。其开放阅读框长度均为957 bp,编码318个氨基酸,其蛋白质相对分子质量分别为36.89和36.77 kDa,理论等电点分别为5.94和5.78。进化树分析表明,AgNAC1与胡萝卜DcNAC属于同一个分支,进化距离最近。蛋白功能域预测显示,AgNAC1有多个α螺旋和β转角二级结构单元。RT-qPCR结果表明,AgNAC1在芹菜叶中表达量最高,具有组织特异性,且在高温、低温、干旱和盐胁迫下均有响应。‘六合黄心芹’中AgNAC1的表达水平在高温处理24 h达到最高。‘文图拉’中AgNAC1的表达水平在高温、低温及盐处理后2h和8h高于对照,呈现先下降后上升的趋势,在干旱处理4 h时表达水平最高。5、用蘸花法侵染拟南芥转入芹菜AgNAC1基因,通过PCR、GUS染色、培养基筛选等方法对转基因植株进行验证。亚细胞定位结果表明AgNAC1是核定位蛋白,将拟南芥转基因植株和对照植株进行干旱及高盐处理,测定其叶片的气孔孔径大小、木质素含量、SOD酶活变化、MDA和GSH含量以及木质素合成相关基因表达。结果表明:与野生型拟南芥相比较,转基因拟南芥植株表现出耐盐的表型,转基因拟南芥叶片上气孔的孔径变小,SOD活性高于对照植株,木质素含量及合成关键基因的表达量增高,表明AgNAC1对木质素合成具有调节作用。