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群体感应（QS）是细菌通过感知信号分子的浓度监测群体密度并协调群体行为的过程。N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性菌QS信号分子中最主要的一类。研究发现,植物可以感知AHLs,调控基因表达以促进植物生长发育、抗病抗逆过程,但对植物感知AHLs并向胞内传递信号的机制还不十分清楚,并且AHLs在大田作物中的实际应用研究较少。实验室前期研究发现的N-羰基辛酰基高丝氨酸内酯能够促进植物的主根伸长,并且诱导拟南芥对丁香假单胞菌番茄变种（Pst.DC3000）的抗性;同时,前期筛选拟南芥蛋白激酶突变体库时发现凝集素类受体蛋白激酶LecRK-Ⅸ.1参与植物对AHLs信号的感应。本研究以拟南芥野生型Col-0、拟南芥激酶突变体lecrk-ⅸ.1和小麦为实验材料,着重探讨了N-羰基辛酰基高丝氨酸内酯（3OC8-HSL）促进植物生长和抗病的作用机理和蛋白激酶LecRK-Ⅸ.1在3OC8-HSL调控植物生长与抗病中的功能,并将3OC8-HSL施用于小麦,初步分析了其在调节植物生长方面的作用。本论文的研究结果如下:1.通过表型分析发现3OC8-HSL处理后,拟南芥主根伸长了 66%、鲜重增加了105%、根原基密度增加了 119%;基因表达分析表明3CO8-HSL处理可诱导野生型拟南芥中生长素相关基因IAA14、细胞分裂素负调控基因ARR4、ARR15基因表达分别上调2.5倍、1.5倍和1.5倍。DCFH-DA染色分析发现3OC8-HSL处理拟南芥根中ROS的水平上升25倍;过氧化氢抑制剂CAT能够降低3OC8-HSL诱导的植物ROS的升高;同时,NADPH氧化酶双突变体rbohD/F经3OC8-HSL处理后根长没有显著变化。以上结果初步表明3OC8-HSL通过调控生长素和细胞分裂素相关基因的表达和H202的合成进而影响根系结构的变化。2.3OC8-HSL处理lecrk-ⅸ.1植株,表型分析发现lecrk-ⅸ.1植株根长没有显著伸长变化,根原基密度没有明显增加;PI染色Col-0植株发现3OC8-HSL通过促进根尖伸长区细胞伸长促进根系生长,而这种效应未在lecrk-ⅸ.1植株中观察到。基因表达分析进一步发现3OC8-HSL处理lecrk-ⅸ.1植株中IAA14、ARR4、ARR15基因表达没有明显变化。这些结果表明LecRK-Ⅸ.1参与3OC8-HSL诱导的生长素和细胞分裂素基因表达进而影响植物主根生长过程。DCFH-DA染色分析lecrk-ⅸ.1植株经3OC8-HSL处理后ROS水平没有明显变化;基因表达分析进一步发现3OC8-SHL诱导植物中的RBOHD和RBOHF基因表达量分别上调6倍和2倍,而lecrk-ⅸ.1植株中RBOHD基因表达轻微上调2倍,RBOHF基因无明显变化。这些结果表明LecRK-Ⅸ.1参与3OC8-HSL调控H2O2的合成并且参与促进植物主根伸长的过程。3.通过病情指数和菌落数结果分析发现3OC8-HSL诱导野生型植株提高抗病性,而在RLKs突变体rkf1、pbl28、lecrk-ⅸ.1和rgi5中没有这种效应,初步表明rkf1、pbl28、lecrk-ⅸ.1和rgi5对3OC8-HSL不敏感。为了进一步研究LecRK-Ⅸ.1是否参与3OC8-HSL诱导植物抵抗病原菌的过程,qRT-PCR检测发现拟南芥经3OC8-HSL预处理接种Pst.DC3000后1 h,植株中LecRK-Ⅸ.基因上调4倍,表明LecRK-Ⅸ.1参与3OC8-HSL诱导抗病作用;进一步发现经3OC8-HSL处理的Col-0接病原菌后PTI响应基因FRK1和WRKY22表达量上调3.8倍和8.5倍,而在lecrk-ⅸ.1植株没有明显变化,结果表明LecRK-Ⅸ.1参与3OC8-HSL诱导植株PTI响应过程。基因表达分析发现经3OC8-HSL预处理并接种病原菌后,Col-0在SA标志基因PR1和CBP60g基因表达量分别上调150倍和1.8倍,而lecrk-ⅸ.1中PR1表达量只上调40倍,CBP60g基因没有明显变化,结果表明3OC8-HSL显著诱导植株SA积累过程并且LecRK-Ⅸ.1参与这一过程。4.实验室前期构建的真核双元表达载体pBI121-LecRK-Ⅸ.1-GFP,分别转化拟南芥野生型Col-0和突变体lecrk-ⅸ.1,培育LecRK-Ⅸ.1过表达株和LecRK-Ⅸ.1回复突变株,抗性筛选得到T1代阳性植株,等待T2代种子收获和筛选,以期通过遗传学方法进一步分析LecRK-Ⅸ.1在3OC8-HSL调控植物生长与抗病过程中的作用。5.将AHL初步应用于大田作物小麦,观察AHL对小麦的促生长作用。10μM 30C8-HSL显著促进小麦种子萌发期根长增加45.5%,株高增加55.6%;促进苗期小麦的株高增加20%,鲜重增加20%。以上表明AHL能够增强小麦的早期生长。AHL是否能够调节小麦成熟期的生长状况以及产量还有待进一步的实验加以验证。本论文通过研究植物中凝集素类受体蛋白激酶LecRK-Ⅸ.1参与AHLs的促生长和诱抗作用,进一步完善了植物感应细菌AHLs信号调控植物生长与抗病性的分子机制,对未来转基因植物的构建和细菌的改造提供理论基础。同时AHLs在小麦上的初步应用为将来把AHLs开发成植物生长促进剂和免疫诱抗剂打下基础,这对可持续性绿色农业发展具有一定的实际应用价值。