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UV-B辐射作为一种重要的环境信号对植物生长发育的许多方面均有显著影响。前人研究己表明UV-B辐射能诱导乙烯生物合成限速酶(ACC合酶ACS)的基因表达、酶活性增高以及乙烯的生成。然而,ACS为多基因家族编码,拟南芥基因组中有12个ACS同源基因(ACS1-12)。其中除过ACS1、ACS3、ACS10和ACS12的编码产物被证明无ACC合酶活性外,其余可能均为有功能ACC合酶;同时,大量证据也表明植物体内至少存在两条UV-B信号转导途径,即依赖于UV-B受体UVR8的UV-B专一信号通路和不依赖于UVR8的UV-B非专一信号通路,它们介导着UV-B诱导基因的表达。其中UVR8信号通路在极低的UV-B辐射剂量下就可启动,其主要信号转导分子包括正调节因子UVR8、COP1和HY5/HYH以及负调节因子RUP1/RUP2;而不依赖于UVR8的UV-B信号通路只在较高的UUV-B辐射剂量下才可启动,其信号转导组分包括一些氧化胁迫和防御反应的信号分子等。另外,前人研究也显示乙烯信号转导组分与光形态建成信号分子COP1和HY5之间存在着相互影响的关系。但是,目前并不清楚ACS基因家族中哪些成员参与了 UV-B辐射诱导的乙烯生物合成,参与不同剂量UV-B辐射诱导乙烯形成的ACS种类是否相同,UV-B辐射通过何种UV-B信号转导通路诱导了AC 基因的表达,不同剂量UV-B辐射诱导ACS基因表达依赖的UV-B信号转导通路是否相同;另外,在UV-B辐射下乙烯信号转导组分和UVR8信号通路成员HY5之间是否也存在相互影响的关系?为了明确上述问题,本文以模式植物拟南芥野生型(Col-0、WS)、UVR8信号通路成员UVR8、COP1、HY5/HYH和RUP1/2的功能缺失突变体以及乙烯信号转导组分ETR1、ERS1、EIN2和EIN3的相关突变体为材料,借助半定量(RT-PCR)和实时定量(qRT-PCR)技术,首先研究了不同剂量UV-B辐射对ACS基因表达的影响及其与UVR8信号通路的关系,然后研究了乙烯信号转导途径对UV-B辐射诱导UVR8信号通路关键成员HY5和HYH的基因表达的影响。本文得到以下主要实验结果和结论:1.依据前人研究结果,本文以CHS和HYH基因作为依赖于UVR8的UV-B信号通路调控的分子标记,以FAD和WRKY基因作为不依赖于UVR8的UV-B信号途径调控的分子标记,研究了不同剂量UV-B辐射对上述基因表达的影响,结果确定0.02 W·m-2的低剂量UV-B辐射只能启动UVR8信号通路调控的基因表达,而0.5 W·m-2的高剂量UV-B辐射能同时启动两种UV-B信号通路调控的基因表达。所以,本文后续研究中选择0.02和0.5 W.m-2作为两种不同剂量的UV-B辐射处理。2.在0.02和0.5 W·m-2的两种UV-B辐射剂量下,拟南芥野生型叶片中ACS2、ACS6、ACS7、ACS8和ACS11基因的表达量与可见光下相比均明显上调,ACS4基因的表达与可见光相比明显下降,说明上述6种ACS均不同程度的参与了不同剂量UV-B辐射诱导的乙烯生物合成;但是,在低剂量UV-B辐射下,ACS2、ACS4、ACS6和ACS7基因的表达量在3 h时达到峰值,而ACS8和ACS11的表达量在辐射1 h时达到峰值;在高剂量UV-B辐射下,除了 AC8的表达量在辐射1 h时达到峰值外,其余ACS基因的表达量均在辐射3 h时达到峰值;另外,不同剂量UV-B辐射下,ASC2和ACS6表达量的增高程度和持续时间也明显高于或长于其它ACS基因,暗示UV-B辐射诱导乙烯生物合成过程的不同阶段起主要作用的ACS种类可能不同,但ACS2和ACS6可能起了主要作用。3.在0.02 W·m-2的低剂量UV-B辐射下,UVR8信号通路正调节因子UVR8、COP1 和 HY5/HYH 的突变抑制了ACS2 ACS6、ACS7、ACSS 和 ACS11基因表达的上调,却促进了ACS 基因的表达;相反,UVR8信号通路负调节因子RUP1/2的突变促进了ACS2 ACS6、ACS7、ACS8和ACS11基因表达的上调,却抑制了ACS 基因的表达。说明UVR8信号通路参与了低剂量UV-B辐射对ACS基因表达的调控作用,但是,UVR8信号通路在低剂量UV-B辐射诱导ACS2、ACS6、ACS7、ACS8和ACS11基因表达中起正调节作用,而在低剂量UV-B辐射诱导ACS4基因表达中起负调节作用。4.在0.5 W.I·m-2的高剂量UV-B辐射下,UVR8信号通路正调节因子UVR8、COP1和HY5/HYH的突变抑制了 ACS4、ACS8和ACS11基因表达的上调,却促进了 ACS2、ACS6和ACS7基因表达的上调;相反,UVR8信号通路负调节因子RUP1/2的突变促进了 AGS4、ACS8和ACS11基因表达的上调,却抑制了ACS2、ACS6和ACS7基因表达的上调。说明UVR8信号通路在高剂量UV-B辐射诱导ACS4、AC 8和ACS11基因表达中起正调节作用,但其在高剂量UV-B辐射诱导ACS2、ACS6和ACS7基因表达中起负调节作用。与UVR8信号通路在低剂量UV-B辐射诱导各ACS基因表达中的作用相比,UVR8信号通路在高剂量UV-B诱导ACS2、ACS4、ACS6和ACS7基因表达中的作用完全不同于其在低剂量UV-B辐射下的作用,暗示高剂量UV-B辐射下不依赖于UVR8的UV-B信号通路可能与UVR8信号通路相互作用共同调节着这些ACS基因的表达,但其具体机制有待进一步研究。5.不同剂量的UV-B辐射均能显著诱导拟南芥野生型叶片中UVR8信号通路的关键组分HY5和HYH的基因表达,但该诱导作用能被乙烯受体突变体etr1-9和ers1-3以及乙烯信号转导元件突变体ein2-5和ein3-1显著抑制,说明乙烯信号转导途径参与了 UV-B辐射诱导UVR8信号通路成员HY5和HYH基因表达的信号转导过程。所以,综合所述,说明植物感受UV-B信号后,首先通过UVR8信号通路诱导乙烯的生成,生成的乙烯通过其信号转导途径又反馈促进UVR8信号通路成员HY5及其同源基因HYH的表达,进而进一步促进UV-B信号的传递。