一氧化碳(CO)是生物有机体内的内源气体分子。虽然CO是一种致死气体,但近来的研究证实CO作为重要的细胞成分调节多种生物学过程。然而,CO是否能调节植物形态学建成及相关代谢变化尚不清楚。本文研究表明,外源CO可以促进番茄侧根(LR)发育。通过对番茄产生内源CO的血红素加氧酶1 (LeHO-1)的分析证实,内源CO刺激了LR的发生。结果显示,在LR发生过程中,LeHO-1基因转录和LeHO-1蛋白积累都显著增加。另外,在番茄LeHO-1功能缺失突变体yg-2中LR发育受到抑制。外源CO可以恢复yg-2中侧根减少的生长表型。已有实验证实对于LR的发生,生长素(IAA)和一氧化氮(NO)是必需的,两者调控LR的发育过程。为此,我们检测了CO和生长素、NO的相互作用关系。实验结果显示,生长素特异性抑制剂NPA和NO特异性清除剂cPTIO都可以抑制CO诱导的侧根发生。此外,通过检测IAA含量也证实,CO可以促进番茄植株不同组织中的IAA积累。CO处理番茄后可以增加NO在根中的积累。综上所述,CO在调控番茄根的形态学建成中起到了重要的作用。本文也证实了CO在根毛发育中的调控作用。外源CO能促进的根毛密度和长度增加。主根横切细微结果显示,CO诱导了根毛发生。遗传学分析表明,番茄HO突变体yg-2中根毛发生减少,而外源的CO可以恢复其表型。进一步分析LeExtl::β-glucuronidase (GUS)报告基因发现,CO能促进根毛发生特异性基因(LeExtl)的表达。此外,CO还与生长素、乙烯和NO相互作用共同调节根毛发生。NPA、AVG(乙烯合成抑制剂)、Ag+(乙烯受体抑制剂)或者cPTIO都可以抑制CO对根毛的促进作用。CO处理番茄可以增加根毛中NO和ROS的产生。本文提出了根毛发育中需要CO, CO通过与生长素、乙烯和NO的交互作用调控着根的形态建成模型。虽然已证实在根毛发生和形成过程中,许多外在和内在的信号通过生长素、乙烯等植物激素调控根的发育,但到目前为止只有少数激素的作用被阐明。这些激素调节的复杂生理反应最有可能是通过激素和其他信号分子的共同作用来实现。因此,是否还有其他信号分子和受体与根毛形成途径有关仍有待于阐明。