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氮素是植物生长所需的大量元素之一,在植物生长发育过程中起着重要的作用。低氮胁迫可以影响植物次生代谢产物花青素的合成,光信号和植物激素信号联系紧密。研究光信号与植物激素信号在植物低氮胁迫中的作用,有助于从分子水平来阐明逆境胁迫对植物次生代谢产物的影响。本文以拟南芥光受体下游因子突变体和赤霉素(Gibberellin, GA)信号突变体为实验材料,从生理水平和转录水平探讨光信号和GAs在低氮诱导的花青素积累中的作用。研究结果如下：1.研究发现低氮环境下大量积累花青素需要光和糖。首先,花青素的积累具有光依赖性,没有光就没有花青素的积累。其次,花青素的积累还具有糖依赖性。如果碳源(蔗糖)浓度过低,基本无花青素积累。随着蔗糖浓度的上升,花青素积累量增加。2.光敏色素作用因子(Phytochrome interacting factors, PIFs)是一类bHLH型转录因子,是光形态建成的负调节因子。与对照相比Co1-0在低氮下PIF4OX和PIF5OX中花青素的积累量明显下降,花青素合成基因的相对表达量也明显下调。说明PIF4和PIF5在低氮诱导的花青素积累过程中起负调节作用。PIF4与PIF5可以和phyB结合从而被泛素化降解。进一步研究发现,phyB在低氮诱导的花青素积累中起正调节作用。COP1(Constitutive photomorphogenic1)是一种光形态建成的抑制因子,与Col-0相比,cop1-4中花青素含量明显升高,COP1OX中的花青素含量明显降低。转录水平结果显示,低氮下花青素合成相关基因CHS、 DFR、LDOX在cop1-4中上调,在COP1OX中下调,说明COP1负调节低氮诱导的花青素合成。HY5(Long hypocotyl5)是一种碱性亮氨酸拉链转录因子,是已知最早被深入研究的光形态建成正调节因子。用hy5突变体进行的研究发现,低氮条件下hy5-215在幼苗生长没有花青素积累,表明HY5在低氮诱导花青素积累中是必需的。但基因水平检测结果发现,低氮下其花青素合成基因仍然可以大量表达,说明低氮诱导花青素合成相关基因的上调不是完全依赖于HY5途径的。3.外源GA3能降低Col-0中的花青素含量,加入PAC (Paclobutrazol, GA合成抑制剂)后,Col-0中花青素含量增加。加入GA3能下调花青素的合成相关基因的表达,加入PAC后则是上调这些基因的表达。GA合成氧化酶GA20ox (Gibberellin20-oxidases)与GA3ox的双缺失突变体GA20oxl/ox2和GA3oxl/ox2中的花青素合成相关基因在转录水平明显上调；而可使GAs失活的GA2氧化酶的缺失突变体GA2oxl和GA2ox2中的花青素合成相关基因明显下调。此外,低氮下ga1-3(GA合成缺失突变体)中的花青素合成下游基因DFR与LDOX的相对表达量也明显上调。以上结果说明,GAs可以负调节低氮诱导的花青素积累。4. DELLA蛋白是GA信号的抑制因子。低氮环境下,gai-1(GibbereUin acid insensitive-1)中花青素含量增加,della中花青素含量下降。而且在低氮下,花青素的合成基因CHS、DFR、LDOX、UF3GT的相对表达量在della中下调,在gai-1中上调。以上结果说明,DELLA蛋白在低氮诱导的花青素积累中起着正调节因子的作用。综上所述：低氮可以诱导拟南芥花青素的大量积累,此过程需要光和糖。PEFs与COP1可以负调节低氮诱导的花青素积累；HY5在其中的作用还不清楚。GAs可以负调节低氮诱导的花青素积累；DELLA蛋白的作用与GAs相反。