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渗透胁迫，包括高盐和干旱胁迫，严重地影响了植物生长和农作物产量。深入研究植物对渗透胁迫的应答机制，是提高作物抗逆性的前提。近年来，虽然对于植物应答渗透胁迫的机理了解已经有了长足的进步，但对于植物是如何通过协调生长发育来响应逆境胁迫还知之甚少。脯氨酸作为胁迫诱导积累的相容性溶质，除了在胁迫中对植物中有保护作用外，近来也被报道可以影响正常发育。本论文试图对植物应答渗透胁迫的分子机理进行深入研究，并探索脯氨酸在协调胁迫应答和生长发育中可能的作用。 通过正向遗传学的方法，我们筛选到了一个渗透胁迫敏感的突变体，命名为mhs1-1(mannitol hypersensitive1-1)，遗传分析表明该突变体是一个单基因隐性突变体。图位克隆发现在mhs1-1中MHS1基因，在第一个外显子缺少了36个碱基，MHS1编码一个含Tetratricopeptide repeat(TPR)结构域的功能未知蛋白，并可以互补mhs1-1渗透胁迫敏感的表型。MHS1基因受甘露醇胁迫的诱导，在根中和花中表达较高。亚细胞定位分析初步结果表明MHS1分布于核的周围的细胞质中，可能在线粒体上。在正常生长条件下，mhs1-1的根长也略短于野生型，但是渗透胁迫下差别更明显。此外，mhs1-1也表现出一定的对NaCl和PEG胁迫的敏感性，渗透胁迫上调基因如DREB1A，DREB2A，RD29A等的表达在mhs1-1中明显低于野生型。 MHS1的两个T-DNA插入缺失突变体mhs1-2和mhs1-3在正常的生长条件下的根生长受到严重影响。MHS1也能够互补mhs1-2根短的表型。mhs1-2根的结构发生了很大变化，分生区变短，伸长区细胞长度变短数目减少，并且静止中心周围的干细胞排列不整齐，表明MHS1对于维持分生区和伸长区的细胞数目是必须的。mhs1-2的向重力性弱于野生型，说明对生长素的感知或者生长素的含量减少。对一些根发育相关标记基因的表达模式的观察发现根尖部位生长素含量明显减少，负责生长素极性运输的PINs蛋白明显减少，而在转录水平上PINs的表达没有减少，进一步观察发现细胞质中PIN2形成的囊泡增多。表明MHS1的突变可能影响了PINs的循环，使得质膜上分布的PINs减少，从而影响生长素的运输使得根尖部位生长素的积累减少。从而使而原本在静止中心特定表达的WOX5的表达范围扩大至静止中心周围的一些细胞，而QC25的表达减弱甚至没有表达。而可能生长素浓度的减少使PLT的表达减弱。所以MHS1可能通过多种途径调控根部生长素的信号途径。此外，MHS1受生长素诱导，而不受细胞分裂素和脱落酸的诱导。 有意思的是，mhs1-1和mhs1-2都同时表现出对脯氨酸超敏感的表型，并且MHS1基因也能够很好地互补这个表型，MHS1基因的表达可以受外施脯氨酸的轻微诱导。进一步研究表明，生长素受体基因TIR1的表达在野生型中受脯氨酸的诱导，而在mhs1-2中TIR1变成组成型高表达。此外，脯氨酸处理后，可能影响了根的组织中心的功能，表现为WOX5的表达减弱，QC25的表达也减弱，且J2341的表达扩大到QC细胞，而这种变化可能是由于脯氨酸影响了植物根部对生长素信号的响应。 综上所述，在渗透胁迫下，MHS1基因可能参与了调控PINs蛋白囊泡运输，从而促进生长素介导的根的生长。