生长素和乙烯对大豆下胚轴插条不定根形成的影响_百度文库

1、1生长素和乙烯对大豆下胚轴插条不定根形成的影响1王金祥1 蔡小杰2 廖红1 严小龙1*1 华南农业大学资源与环境学院, 华南农业大学根系生物学研究中心2 华南农业大学生物技术学院摘 要：以大豆下胚轴插条作为实验材料，探讨了植物激素生长素和乙烯对其不定根形成的影响。结果表明: 吲哚乙酸（IAA）促进大豆下胚轴插条不定根的形成，以200µmol/L IAA 效果最好。乙烯释放剂-乙烯利促进大豆插条的生根，尤其是100 µmol/L 乙烯利。乙烯合成抑制剂-氨氧乙酸（AOA）抑制大豆插条不定根的形成，乙烯合成前体-氨基环丙烷羧酸（ACC）促进不定根的形成，因此乙烯促进大豆插条不定

2、根的形成。大豆插条离体后0-24 h 对乙烯利作用敏感。乙烯对IAA 促进生根起协同作用，IAA促进生根的作用至少部分依赖于乙烯。关键词：生长素；乙烯；不定根；大豆；下胚轴插条1引言大豆是一种重要的直根系农作物，在非生物胁迫如水淹和营养胁迫的逆境下会形成较多不定根1。尽管已有很多文献证实植物激素调控许多作物不定根的形成，但在大豆方面的报道还不多。生长素在不定根和侧根的形成过程中起关键的作用，Liu 和 Reid 2发现，在不定根形成的早期用生长素处理向日葵下胚轴插条明显促进不定根的形成。1933年Boyce Thompson 研究所的科学家发现乙烯能促进多种植物不定根的形成3。然而乙烯对植物插

3、条生根的作用却不尽相同, 即使用同一实验材料，就有促进4 ,5, 6、抑制7，8和不起作用93种结果，这可能是所用材料的品种、年龄和生理状况、插条培养时的光照条件和湿度、施加药剂的浓度以及插条浸泡深度不同造成。乙烯利（ethephon ）是乙烯释放剂, 1-氨基环丙烷-羧酸（aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC）是乙烯合成前体, 氨氧乙酸(aminioxyacetic acid, AOA抑制乙烯的合成, AgNO 3中的Ag + 抑制乙烯的生理作用。为了明确生长素和乙烯对大豆插条不定根形成的作用，我们以大豆下胚轴插条为实验材料，探讨了生长素、乙烯利、

4、ACC 、AOA 及Ag +对其不定根形成的影响。2 材料与方法2.1下胚轴插条的获得大豆品种本地2号种子用10% 双氧水消毒1分钟，然后将大豆种子播种在营养纸袋上，在28 0C ，80%相对湿度的条件下暗培养2天，接下来继续在1/2 Hoagland 营养液中在25 1本课题得到教育部博士点基金资助（全额资助、低磷诱导不定根形成过程中生长素和乙烯信号传导研究、20040564004）2C 80%相对湿度光周期为12 h的条件下培养4天。 在子叶下6 cm切取大小和长势一致6天龄大豆幼苗，获得大豆下胚轴插条。每个插条含顶芽、两片幼叶和上胚轴。2.2 激素处理大豆下胚轴插条浸在含10 ml各种激

5、素溶液且溶液深度为1.5 cm的玻璃小瓶中，处理24 h，用去离子水冲洗下胚轴，然后换用1/2 Hoagland 营养液培养5天后统计根数目、根长和根面积；根长于1 mm计算为根，用专门的仪器和软件（WinRhizol Pro, RégentI nstruments Québec, Canada）扫描根并获得根长和根面积参数。整个插条培养过程条件为温度25 0C ，相对湿度为80%，光周期为12 h。2.3 数据处理实验至少重复两次，数据用Excel XP处理, 不同字母表示差异显著(p 0.05 。3 结果与分析3.1 生长素促进大豆下胚轴插条不定根的形成根据我们初步的实

6、验，大豆下胚轴插条在IAA 处理后开始膨大和裂开，在48-72 h ，不定根从表皮突出，接下来不定根继续生长。用不同浓度IAA 处理大豆下胚轴插条24 h，随浓度增加，IAA 促进生根的效果增强，表现为不定根数目，表面积和生根范围都增加，最适合浓度为200 µmol/L （图1）。图1. IAA促进大豆下胚轴插条不定根的形成。Fig.1 Effect of IAA on adventitious root growth of soybean hypocotylcuttings.Results are means±SE.3.2 乙烯促进大豆下胚轴插条不定根的形成乙烯利处理大豆

7、插条24 h, 抑制插条下胚轴的生长并使之增粗，促进不定根的形成和生长; 特别是100 µmol/L 乙烯利明显促进不定根形成和伸长，分别是对照的202%和134%(图2 。 3为了明确乙烯利作用的敏感时期, 100 µmol/L乙烯利在插条离体后不同时期处理大豆插条。结果表明插条离体后0-24 h促根效果最好；在插条离体后72-96 h、 96-120 h 和120-144 h时段处理大豆插条，抑制大豆插条不定根的伸长（图3），暗示插条离体后72-144 h 是不定根伸长的关键时期，此时外施乙烯抑制根的生长。这与 Riov 和 Yang6报道ACC 抑制绿豆插条不定根的伸

8、长一致。和预期的一样，ACC 促进大豆插条不定根的形成，其最适浓度为100 µmol/L （图4）。众所周知，AOA 抑制ACC 合酶的活性，减少乙烯的形成。低浓度AOA （1-10 µmol/L）明显抑制大豆不定根的形成（图5）。这从反面证明乙烯促进大豆插条不定根的形成。 图 2 乙烯利促进大豆下胚轴插条不定根形成。Fig.2 Stimulatory effects of ethephon on adventitious rooting in soybean cuttings. Results are means±SE.3.3 乙烯对生长素促进不定根形成起协同作

9、用前面的工作表明，IAA 和乙烯分别促进大豆不定根的形成。然而对于IAA 和乙烯在不定根形成过程中的相互作用还不得而知。为此我们设计实验，观察两者间的作用。1µmol/L 、 10 µmol/L 乙烯利及10 µmol/L IAA 促进不定根形成效果不明显，但10 µmol/L 乙烯利和10 µmol/L IAA混合处理促进生根效果比各自单独处理的强（图6），表现出协同作用。从图7可以看出，IAA 和ACC 分别促进大豆插条生根，AOA 和AgNO 3分别抑制插条的生根；且AOA 和AgNO 3拮抗IAA 促进生根的作用；AgNO 3削弱ACC

10、 促进生根的效果。这是因为AOA 抑制乙烯的合成，Ag + 抑制乙烯的作用的结果，所以这些事实表明IAA 促进生根的效果可能部分依赖于内源乙烯的合成。4 讨论本文发现，生长素和乙烯都促进大豆下胚轴插条不定根的形成。极性生长素运输是不定根形成的前提10；对侧根形成的研究发现，生长素调节参与分生组织形成和根原基发育的基因活动11。因此不能排除生长素促进参与不定根原基形成基因的表达。对于不定根形4成过程中特异生长素和乙烯响应基因的克隆和功能研究，将有助于我们更好地理解不定根发育。乙烯利很容易被植物吸收和转运，通过化学反应慢慢地释放乙烯12。本文乙烯利促进大豆插条不定根形成的结果与Fabijan 等1

11、3 和 Pan 等12的报道一致；ACC 促进绿豆插 图 3. 100 µmol/L 乙烯利在不同时间处理大豆下胚轴插条对其不定根形成的影响。Fig.3 Effects of 100 µmol/L ethephon during different periods on adventitious rooting in soybean cuttings. Results are means±SE. 条生根的结果与Rivo 等6的结果一致，而与Jusaitis 7的结果相反；可能是因为Jusaitis 所使用的浓度过高，而我们使用的ACC 浓度范围为0-500

12、81;mol/L 。ACC 是乙烯合成前体，促进乙烯合成；能加快细胞分裂素的分解，降低生根区细胞分裂素的含量14。Robbins 等5报道10 µmol/L氨氧乙烯基甘氨酸（aminooethoxyvinylglycine, AVG ）处理绿豆插条24 h，插条5生根数减少39%；处理6 d，插条生根数几乎降为0。A VG 和AOA 一样，都是抑制乙烯的合成。这说明AOA 和A VG 抑制绿豆插条生根是通过减少乙烯的合成而实现的。本文发现AOA 抑制大豆插条不定根的形成。AgNO 3中的Ag + 可取代金属蛋白质中的金属离子，使金属蛋白无法与乙烯结合，从而抑制乙烯的作用15。因此，本文工作表明大豆下胚轴插条生根受乙烯的调控。 图 5. AOA抑制大豆插条不定根形成。Fig.5 Inhibitory effect of AOA on adventitious root formation in soybean cuttings.Results are means±SE.图 6 乙烯利对IAA 促进大豆插条不定根形成起协同作用。Fig.6 Synergism between ethephon and IAA on adventitious root formation in soybean cuttings. Results