植物根系率先与复杂多样的土壤微生物群落接触，是最易受微生物相互作用影响的器官。植物根系统结构(Root System Architecture, RSA)能够帮助植物从土壤中摄取营养物和水分，在土壤中固定，以及与土壤微生物相互作用。根构造的基本方面涉及主根的生长以及侧根和不定根形成。初生根源于胚胎并在营养生长期间产生许多侧根(Lateral Root, LR)，并且这些中的每一个将产生更多的侧根[29-31]。在植物中，包括叶，花和侧根在内的外侧器官从发生细胞(Founder Cell)发育而来，这是一组有助于生产器官的细胞[32,33]，并由生长素促进芽和根发生细胞的建立[34,35,36]。侧向器官的排列由芽和根尖中的发生细胞的位置决定，如芽外侧器官的发生细胞的间隔由极性生长素运输控制，其中预先存在的侧向器官耗尽周围细胞的生长素，从而防止器官在附近形成[37]。而侧根发生细胞的间距由基部分生组织中的振荡生长素响应和根尖处的伸长区确定，其也称为振荡区(Oscillation Zone, OZ) [38,39]。在振荡区中，瞬时振荡的转录网络导致生长素响应的周期性波动，其振荡动力学可通过生长素输出信号报告基因DR5:Luciferase显示。由于主根的伸长和生长，振荡区的细胞在保持DR5表达的同时会向外移位。该过程随着生物钟的频率而重复，此过程中保持DR5表达位点称为预分支站点(Prebranch Site)，因此，高频率的分支前位点代表了大量的侧根感受态细胞，这些细胞对于高度发达的根的可塑性至关重要[42]。同时在振荡区中，位于木质部极的中柱鞘细胞(Xylem Pole Pericycle, XPP)的一部分会参与侧根的形成，这一过程早先被称为引发，并且被GATA23基因的表达所标记。接着，其中一对相邻的侧根发生细胞发生初始背斜和不对称分裂，并伴随一系列细胞分裂以形成更高级的侧根原基(Lateral Root Primordia)。之后通过侧根原基内细胞的同时扩增和周围组织中的细胞壁修饰使侧根从主根中出现[40,41]。

在本研究中，我们首先通过真菌木霉Trichoderma guizhouense NJAU4742与模式植物拟南芥互作，观察分析真菌对植物生长和根系结构的影响。接着以拟南芥和细菌鞭毛蛋白flg22为试验材料，通过监测分析不同浓度flg22处理下植物根系的表型，并借助Luciferase成像分析细菌鞭毛蛋白flg22对植物侧根发育的影响，为后续解释该科学现象提供了有力的基础证据。

1  材料与方法

1．1 试验材料

1．1．1 植物材料   

供试植物材料：模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)哥伦比亚(Col-0)品种野生型，DR5:Luciferase，arf7arf19, CASP1pro::shy2-2, slr-1。

1．1．2 真菌材料

供试菌株：木霉Trichoderma guizhouense NJAU4742

1．1．3 实验试剂   

大力士(Tilex)除霉清洁剂，Murashige and Skoog (MS) 基础培养基，肌醇（Inositol），蔗糖（Sugar），2-（N-吗啉代）乙磺酸(MES)，琼脂粉(Agar Powder)，flg22（在水中溶解并按10mM浓度于-20℃保存）, D-luciferin溶液，马铃薯葡萄糖琼脂培养基(Potato Dextrose Agar, PDA)。

1．2 试验方法

1．2．1  植物生长条件   

将拟南芥种子首先用30%大力士溶液灭菌12分钟，接着用无菌水清洗7次。将种子浸入在无菌水中置于4℃下层积3天。之后点种于已灭菌的1/2×Murashige and Skoog（1/2×MS）固体培养基中（0.5×MS盐，1％蔗糖，0.1g/L肌醇，0.5g/L 2-（N-吗啉代）乙磺酸MES，1％w/v琼脂，pH调至5.8）。将垂直放置的培养皿放置在21℃的连续光照（100μmol·m-2·s-1光合有效辐射）生长室中使种子萌发，并在种子萌发后3天（后5天）进行处理。用于植物与木霉互作实验的拟南芥于1/5×MS固体培养基中（0.2×MS盐，0.1g/L肌醇，0.5g/L MES，1％w/v琼脂，pH根据实验需求调至4.5，5.8）培养。将垂直放置的培养皿放置在21℃的16h光照/8h黑暗（100μmol·m-2·s-1光合有效辐射）生长室中使种子萌发，并在种子萌发后5天进行处理。 MAMPs对植物侧根发育的影响(3):http://www.chuibin.com/shengwu/lunwen_206227.html