辐射适应性反应是指经过低剂量辐射预处理的细胞或者生物个体能够对抗后续高剂量辐射损伤的一种生物学现象。在太空飞行任务中，当空间飞行器从低剂量辐射水平区域到达高剂量辐射水平区域时，辐射适应性反应对于生命体的保护起重要作用。然而空间微重力环境以及空间辐射低通量诱导的辐射旁效应是否会对辐射适应性产生影响是本论文的工作重点。本论文以拟南芥为研究对象，构建拟南芥根尖辐射适应性反应的实验体系，并研究微重力以及茎-根旁效应对其调控过程和相关机制，取得了以下结果:
　　1)拟南芥根尖辐射适应性反应的实验体系建立
　　以拟南芥根尖作为对象，利用γ射线整体辐照拟南芥幼苗和X射线局部辐照拟南芥幼苗地上部分，以主根的生长作为生物学终点，建立直接辐射诱导根尖辐射适应性反应以及茎-根旁效应介导的根尖辐射适应性反应的实验体系。结果表明，γ直接辐照在10+25Gy、10+50Gy、10+75Gy、10+100Gy和10+125Gy这5个启动剂量+挑战剂量组合下均可诱导拟南芥根尖辐射适应性反应产生;以10+100Gy作为直接辐射诱导根尖辐射适应性反应的剂量组合，证明了其适应性产生的时间窗口为4-12小时。同样基于拟南芥主根生长，利用X射线局部辐照拟南芥幼苗地上部分可通过茎-根旁效应在5+100Gy和5+125Gy2个启动剂量+挑战剂量组合下诱导根尖辐射适应性反应，且启动剂量和挑战剂量之间时间间隔为4-12小时。
　　2)微重力对拟南芥根尖辐射适应性反应的调控研究
　　基于直接辐射诱导拟南芥根尖辐射适应性反应和二维回转仪微重力模拟实验体系，以拟南芥重力感知突变体pgm-1和生长素响应的转基因品系DR5-GUS为实验材料，以主根生长、DNA损伤修复相关基因AtRAD54和AtKU70的表达和转基因系DR5中GUS蛋白活性为生物学终点，研究微重力对辐射适应性反应的调控及其作用机制。结果显示，启动剂量和挑战剂量之间的8小时给予微重力处理可以抑制10+50Gy、10+75Gy和10+100Gy剂量组合的辐射适应性，突变体pgm-1中只有10+100Gy剂量组合的根生长辐射适应性受到抑制，而外源施加生长素IAA同样可以抑制辐射适应性反应的产生。单独微重力处理和外源生长素处理均能抑制启动剂量诱导的DNA损伤修复相关基因AtRAD54和AtKU70表达的增加。微重力可以改变适应性体系中DR5根尖生长素的浓度和分布以及DNA损伤修复基因表达的时间过程。上述结果表明，微重力可能通过改变生长素水平和分布进而改变根尖细胞的辐射敏感性和/或DNA损伤修复效率来影响根尖辐射适应性反应的诱导。
　　3)茎-根辐射旁效应对拟南芥根尖辐射适应性反应的调控作用研究
　　基于茎-根旁效应介导的根尖辐射适应性反应的实验体系，以主根生长、DNA双链断裂(DSBs)水平、细胞周期停滞和DNA损伤修复基因AtRAD54和AtKU70的表达为生物学终点，研究根尖辐射适应性反应对茎-根旁效应的响应。结果显示，茎-根辐射旁效应能够介导根尖细胞DNA损伤修复潜能的增加（主要表现在同源重组修复能力），进而降低后续挑战剂量引起的DNA损伤和细胞周期停滞，诱导根尖细胞产生对大剂量辐射的适应性反应。有趣的是，当启动剂量辐射靶区增大至包含地上部分和上部根时，茎-根旁效应介导的适应性反应消失，进一步机制研究发现靶区增大抑制茎-根旁效应介导的根尖细胞DNA损伤修复潜能的增加，表现为升高的DNA损伤水平和细胞周期停滞的增加。此外，通过对地上部分和上部根单独辐照的时间过程表明通过增加的辐射靶区（上部根）干扰地上茎部分辐射产生的茎-根旁效应信号向根尖传输进而影响根尖细胞辐射适应性反应的产生。
　　综上所述，基于模式植物拟南芥根生长的辐射适应性反应及其受微重力和旁效应调控研究，在空间辐射生物学效应和空间辐射防护方面具有重要的理论意义和现实意义。