豆科植物与根瘤菌相互作用建立互利共惠的共生关系,形成高度特化的根瘤器官。根瘤共生的建立依赖于豆科植物与根瘤菌之间精确的信号交流,根瘤菌产生的结瘤因子（Nod factors）被豆科植物识别,从而激活共同共生信号途径（common symbiosis signalling pathway）,进而促进根瘤菌的入侵和根瘤器官的形成。豆科植物响应结瘤因子信号产生Ca2+振荡,CCa MK解码Ca2+信号激活自我磷酸化和底物磷酸化,从而激活转录因子调控共生基因的表达。共生信号的传递需要众多基因参与调控,但复杂的调控机制还有待进一步揭示。本论文以模式豆科植物百脉根为研究材料,运用基因表达分析、蛋白互作、遗传分析等一系列技术手段,探索了分子伴侣蛋白HIP和Myb转录因子IPN2在根瘤共生中的功能和调控机制。1.CIP73（CCa MK-interacting protein of 73 k Da）被依赖钙和钙调素的蛋白激酶CCa MK磷酸化参与到根瘤共生过程,然而CIP73在根瘤共生中的作用机制仍不清楚。本研究以CIP73（414-691aa）为诱饵,通过筛选百脉根c DNA文库,鉴定到了与其相互作用的蛋白Hsp70 Interacting Protein（HIP）。体外pull-down和Bi FC实验验证了HIP与CIP73的相互作用依赖于Sti1结构域,并且HIP自身能够形成同源二聚体。进一步实验表明,HIP定位于细胞质和细胞核,并与CIP73共定位于细胞核。此外,蛋白复合物HIP/CIP73和CIP73/CCa MK能同时发生同一个细胞核。时空表达分析表明,HIP基因在各个组织中都有表达,并且接种根瘤菌1 d后轻微上调表达,2 d后回到初始水平,8-25 d之间显著下调。启动子活性分析发现HIP在根尖、维管组织、侧根原基中活性较高。接种根瘤菌后,HIP启动子在根瘤中也有活性,在成熟的根瘤中活性降低。通过RNA干扰技术（RNAi）沉默HIP基因,发现接种16 d的植株与对照相比结瘤数明显增加,接种32 d的根瘤数没有明显差异,说明HIP在早期负调控结瘤过程。2.豆科植物-根瘤菌共生信号途径涉及到复杂转录调控网络。研究发现MYB转录因子IPN2与GRAS转录因子NSP2相互作用,直接结合结瘤启始基因NIN的启动子。但是,IPN2在结瘤共生过程中的生物学功能仍不清楚。本研究表明,ipn2-1突变体的韧皮部发育缺陷表型可以被IPN2和拟南芥APL部分恢复。有趣的是,豆科IPN2的启动子在根毛、皮层和维管中都有活性,这与韧皮部特异表达的APL有所不同。在ipn2-1突变体中,侵入线的形成完全受阻。并且,在野生型植株中皮层特异超表达IPN2导致结瘤数显著增加。本研究也揭示了IPN2对NIN、NPL和ERN1必不可少。转录激活和EMSA实验表明,IPN2特异结合NIN启动子上的IPN2-RE序列来激活它的表达。值得注意的是,NSP1与IPN2竞争结合IPN2-RE来抑制NIN的表达,而NSP2能增强IPN2激起的NIN的表达。总的来说,这些结果阐明IPN2是拟南芥APL的功能类似物,IPN2在结瘤信号途径中作为一个转录调节子直接调控共生基因的表达参与共生过程。