超氧阴离子对水稻根系生长和生长素分布的影响(英文)

[目的]探讨超氧阴离子对水稻根系生长和生长素分布的影响。[方法]以水稻中花11号为试验材料,分析了DDC(SOD抑制剂)和Tiron(超氧阴离子清除剂)对水稻根系生长、超氧阴离子产生和生长素积累分布的影响。[结果]DDC显著促进了初生根和不定根的伸长生长及其侧根的形成和伸长,Tiron则显著抑制了地上部分、初生根及其侧根的伸长生长,对不定根的形成和伸长及其侧根的生长也有显著的抑制作用。DDC诱导超氧阴离子增加,而Tiron使超氧阴离子的积累减少。DDC诱导生长素在根伸长区以后部位和维管束内的积累增加,相反,Tiron使生长素的积累减少。[结论]该研究结果表明超氧阴离子对水稻根系生长的调节与其诱导生长素积累和分布的变化有密切关系。     

镉锌互作条件下ABA对水稻幼苗根系生长和生长素分布的影响

脱落酸(abscisic acid,ABA)和生长素是植物体内重要的信号分子,以水稻(Oryza sativa L.)中花11号为材料分析了镉锌互作条件下ABA对水稻幼苗根系生长和生长素分布的影响。结果表明,在镉锌互作条件下添加ABA合成抑制剂——钨酸钠(sodium tungstate,TS)促进初生根侧根的生长,抑制植株、初生根、不定根和不定根侧根的生长。与镉加锌处理相比,添加ABA使生长素在根尖的积累减少,相反,添加TS使生长素的积累增加,说明ABA与生长素平衡有密切关系。进一步研究表明,在蛋白质水平上,ABA对生长素的调节与蛋白运输和降解有关。     

MAPK调节水稻幼苗根系生长的分子机制

以水稻品种中花11号为材料,利用MAPKK抑制剂PD(PD 98059)分析了MAPK信号对水稻根系生长、H2O2产生、生长素积累分布及生长素和细胞周期基因表达谱的影响。结果表明,PD处理促进了初生根和不定根的伸长生长,但抑制了侧根的形成和发育,并诱导了H2O2的产生和生长素的积累增加。分子水平分析显示,PD处理分别使14个生长素基因和12个细胞周期基因表达上调,使3个生长素基因和7个细胞周期基因表达下调。这些结果说明在正常条件下,MAPK对水稻幼苗根系生长的调节与其控制H2O2产生和生长素平衡及调控生长素和细胞周期基因表达有密切关系。     

不同外源生长素对镉胁迫水稻根系生长的影响

以水稻中花11号为材料,测定了不同外源生长素对镉胁迫水稻根系生长发育的影响。结果表明,0.1mmol/L镉诱导水稻初生根、不定根和侧根的伸长生长且侧根的数目也增加,但抑制地上部分的生长。在镉胁迫下添加不同浓度的生长素如NAA、IAA、IBA和2,4-D都明显改变根系的生长且变化趋势相似。即浓度为10^-9～10^-7M时,促进镉胁迫水稻初生根和不定根的伸长生长,其中以浓度为10^-8M时,促进作用最强;当浓度高于10^-7M时,反而抑制了根的生长;添加4种外源生长素均不能解除镉对地上部分的抑制作用,不过镉胁迫下添加10^-9～10^-8M的NAA能在一定程度上改善镉胁迫水稻的生长。在相同浓度条件下,不同生长素对初生根和不定根上侧根的形成和发育既有相似之处,也存在一定差异。     

超氧阴离子调节水稻幼苗不定根形成的分子机制

用DR5-GUS转基因水稻分析O_2~-·对水稻幼苗叶鞘节处不定根原基形成、生长素分布及生长素和细胞周期基因表达的影响。结果显示,DDC(SOD抑制剂)处理加快了水稻幼苗叶鞘节处不定根原基的形成、生长和生长素在不定根根尖的积累,相反,Tiron(O_2~-·清除剂)处理则延缓了这一过程。DDC、Tiron处理条件下,水稻幼苗叶鞘节处分别有15个生长素基因(如OsYUCCA5、OsPIN9、OsARF2和OsIAA17等)和13个细胞周期基因(如Oryza;CycD4;1、Oryza;CycT1;3、Oryza;CDKC;3和Oryza;CDKF;1等)的表达存在明显差异,揭示O_2~-·可能通过影响这些基因的表达而调控水稻不定根的形成和生长。结果说明,O_2~-·对水稻不定根形成的调节与其影响某些生长素和细胞周期基因的表达有密切关系。     

过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶对镉胁迫下水稻根系生长的影响

[目的]研究过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）与镉胁迫水稻根系生长发育的关系。[方法]以水稻中花11号为材料,研究Cd、Cd＋CAT抑制剂和Cd＋APX抑制剂处理条件下水稻幼苗的变化。[结果]在Cd胁迫下,抑制CAT活性,导致地上部分的生长受到显著抑制,引起不定根和侧根数量的减少,但显著促进了不定根和侧根的伸长生长;同时,初生根和不定根上第一侧根距根尖的距离也比对照的增加。抑制APX活性,水稻的生长变化与CAT抑制剂处理的类似。[结论]在正常和胁迫条件下CAT和APX对水稻的生长可能具有重要的调节作用。     

葡萄糖对水稻幼苗根系生长和生长素组织细胞分布的影响

利用DR5-GUS转基因水稻(Oryza sativa L.)中花11号为材料,分析了0~5%的葡萄糖和甘露醇处理4~10 d对水稻幼苗根系生长和生长素组织细胞分布的影响。结果表明,3%的葡萄糖有利于水稻根系生长,缺糖在幼苗生长后期显著抑制了根系的生长,5%葡萄糖显著延迟侧根的形成和生长。通过根尖横切片发现,生长素在组织细胞间的基本分布规律,即根冠和分生区细胞中生长素多且分布比较均匀,从伸长区到成熟区逐渐呈现梯度分布,成熟区中生长素主要分布在近表皮的皮层细胞和表皮细胞。不同浓度葡萄糖对生长素在根尖各区组织细胞间的梯度分布规律没有明显影响,但随葡萄糖浓度升高根尖各区生长素含量逐渐升高。相同浓度条件下,甘露醇明显抑制根系的生长并引起生长素的过量积累。试验结果表明,葡萄糖对水稻根系生长的调节与其信号作用有关而非渗透作用引起的,且这种信号作用与其调节生长素的合成和分布有一定关系。     

H_2O_2与生长素对山黧豆初生根发育的影响

为揭示H_2O_2和生长素在山黧豆[Lathyrus quinquenervius(Miq.)Litv.]初生根发育中的作用,外源性施加H_2O_2或生长素处理山黧豆初生根,并分析初生根的形态变化,检测内源H_2O_2和生长素水平变化。结果显示:施加H_2O_2阻止了初生根向地性生长而诱导其发生水平方向弯曲;施加吲哚-3-丁酸(IBA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和α-萘乙酸(α-NAA)能够完全抑制由外源H_2O_2引起的初生根水平弯曲;在施加外源H_2O_2条件下,添加生长素的极性运输抑制剂2,3,5-三碘苯甲酸(TIBA)与1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA),不能抑制初生根水平弯曲;外源H_2O_2处理降低了初生根内源的吲哚乙酸(IAA)和H_2O_2水平。研究结果表明,外源H_2O_2影响内源H_2O_2与IAA水平,导致初生根的水平弯曲。     

水稻根系生长素抗性突变体的筛选及表型鉴定

以经60Co-γ辐射诱变的水稻黄华占突变体库为材料,利用生长素类似物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)处理对初生根伸长的抑制作用为筛选依据,初筛获得188个候选突变体株系。经二次筛选鉴定,最后成功筛选到4个根系生长素抗性突变体,分别被命名为Osarr1-1(水稻生长素抗性根1-1,Oryza sativa auxin resistant root 1-1)、Osarr2-1、Osarr3-1和Osarr3-2,其中Osarr3-2是从Osarr3-1中分离出来的白化苗。结果表明:在无2,4-D的情况下,Osarr3-1不定根数目明显高于野生型,其余突变体不定根数目与野生型相似;除Osarr1-1不定根伸长小于野生型外,其余突变体不定根伸长与野生型相似;Osarr3-1侧根数目大于野生型,而Osarr3-2的侧根数目小于野生型,其余突变体侧根数目与野生型相似;Osarr1-1和Osarr3-2的侧根伸长小于野生型,其余突变体的侧根伸长与野生型相似。在2,4-D存在的情况下,Osarr1-1、Osarr2-1、Osarr3-1和Osarr3-2的不定根数目和伸长均高于野生型;除Osarr3-2的侧根数目与野生型相似外,其余突变体侧根数目均高于野生型,并且所有突变体的侧根伸长均高于野生型。以上研究结果表明,筛选获得的突变体根系包括初生根、侧根和不定根对2,4-D处理具有较高的抗性。本研究为进一步揭示水稻根系生长发育调控机制提供了良好的遗传学研究材料。     

镉胁迫下超氧阴离子对水稻幼苗根系生长和生长素分布动态变化的影响

以DR5-GUS转基因水稻(以水稻中花11为背景)为试验材料,分析镉胁迫下超氧阴离子(O_2~-·)介导的根系生长动态变化与生长素重新分布之间的关系。结果发现,在镉胁迫与非胁迫条件下DDC(SOD抑制剂)处理明显促进了根系的生长。GUS活性检测显示DDC和Cd+DDC处理条件下根系生长的动态变化与生长素浓度和分布的动态变化密切相关。进一步研究显示,DDC+BFA(蛋白运输抑制剂)/MG132/(蛋白降解抑制剂)或Cd+DDC+BFA/MG132处理比DDC或Cd+DDC处理增强了GUS活性。这些结果证实O_2~-·介导的生长素重新分布与蛋白转运/降解有密切关系,O_2~-·与生长素信号之间存在交互作用。以上结果表明,适量的O_2~-·通过蛋白转运/降解介导的生长素重新分布是镉胁迫及非胁迫条件下水稻幼苗根系生长特别是不定根和侧根生长所必需的。     

NO诱导IAA和O2.-积累于侧根尖端促进水稻侧根生长

为了探讨NO和超氧阴离子对水稻种子根侧根生长的影响,以DR5-GUS标记IAA的转基因水稻为材料,种子催芽萌发后,用含有不同浓度的NO供体、NO合成酶抑制剂和清除剂溶液来培养萌发3 d的水稻幼苗,在培养的第3 d和第5 d分别测量初生根长度和初生根上侧根数量,并通过DAF-2DA对NO、GUS对IAA和NBT对超氧阴离子（O₂·^-）染色后,在显微镜下观察NO、IAA和O₂·^-在侧根的定位,分析与NO合成相关的基因表达。结果表明,NO和IAA主要分布在根中柱的维管束部分以及侧根起始形成处和侧根根尖,O₂·^-只极性分布在侧根起始部位和侧根根尖。当NO合成受到抑制或清除时,NO、IAA和O₂·^-在侧根的积累量明显减少,侧根数量及初生根长度也均显著下降。荧光定量PCR分析发现,外源的NO供体SNP处理均能显著诱导水稻OsNIA1和OsNIA2基因表达,而NO合成酶抑制剂处理则抑制OsNIA1和OsNIA2基因表达。基于我...     

不同浓度H_2O_2处理对水稻陈种子活力及幼苗生理特性的影响

为探明过氧化氢引发对水稻陈种子活力的影响,以贮藏2年的水稻种子为材料,分析不同浓度的H_2O_2(0.01、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mmol/L)进行浸种处理对水稻陈种子萌发情况、电解质外渗率、根系活力、幼苗生理特性的影响。结果表明,0.01~2.00 mmol/L H_2O_2引发处理可促进水稻陈种子萌发,提高水稻陈种子活力,表现为提高发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数;促进根和芽生长,提高根系活力和幼苗叶绿素含量,增强幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性,而种子浸出液电导率、幼苗丙二醛(MDA)含量降低。5.0 mmol/L的H_2O_2浸种后,种子活力、幼苗生长、根系活力、幼苗叶绿素含量、SOD、CAT、POD的活性下降,种子浸出液电导率和MDA含量增加。可见适宜浓度的H_2O_2处理可以提高老化水稻种子的活力,促进种子的生长发育,其中,以0.5 mmol/L H_2O_2效果最好。     

H_2O_2对红松种子萌发及其幼苗生长效果的初步研究

不同浓度的 H_2O_2对红松种子种皮开裂和种子萌发及其幼苗生长均有明显的促进效果。H_2O_2对红松种子种皮开裂效果的最佳浓度是15%,种皮开裂的百分率为76%,高于对照11.5倍。H_2O_2对种子萌发效果的最佳浓度为5%—7%。经5%H_2O_2溶液处理的种子萌发率为68%,高于对照2倍以上。且对其幼苗根系生长也有明显的促进效果。试验结果又表明,10%以上浓度的 H_2O_2对种子种皮开裂虽有很明显的促进效果,但对于种子萌发是不利的。故认为,高浓度 H_2O_2对种皮开裂作用是机械的效应,较低浓度对萌发的效果是生理效应。此法用于生产,将能提高经济效益。     

ABA对Cd胁迫水稻根系生长发育的调节研究

[目的]研究ABA对Cd胁迫下水稻根系生长发育的调节。[方法]以中花11号水稻为材料,分析在Cd、Cd＋ABA和Cd＋ABA抑制剂复合处理条件下,水稻根系生长发育的变化。[结果]外源ABA缩短了水稻初生根以及不定根的长度,且明显抑制了初生根和不定根上侧根的形成,ABA也明显缩短了根毛到根尖的距离,但对不定根的数量影响不大。[结论]ABA参与了Cd胁迫下水稻根系生长发育的调节。     

根系的发育及其激素调控研究

概述了植物根系的发育及其激素调控的研究进展。侧根的发生起源于特定的中柱鞘细胞,发生过程可分为起始、侧根原基的形成、侧根分生组织的形成与活化。不定根由根原基发育而来,不定根原基按其形成的时间、部位和形成的原因,可分为先生根原基和诱生根原基。生长素、赤霉素等生长调节剂都可以促进植物根系生长。     

园林植物生根剂一览

凡是具有像内源生长素那样能促进生根的合成物质或者有利于促进内源生长素形成及抑制生长素分解的化合物，以及那些能通过控制叶片水分蒸发，减少叶内水分损失，来增进不定根的形成或促进侧根生长的物质，如脱落酸、丁酰肼、黄腐酸等抗蒸腾剂都可用作生根剂。     

蔗糖和锌对水稻根系生长的调节(英文)

[目的]研究锌和蔗糖与水稻根系生长发育的关系。[方法]以水稻中花11号为试验材料,分析了不同浓度的锌、蔗糖、甘露醇、锌+蔗糖和锌+甘露醇处理条件下水稻根系生长、活性氧产生和根系质子分泌的变化。[结果]在1~3mmol/L范围内随着锌浓度的增加,水稻根系总长度、数量及活性氧的产生均增加,但质子分泌水平降低。除了株高外,初生根长、初生根侧根长/数、不定根长/数和不定根侧根长/数都不同程度的受到蔗糖浓度的影响,高浓度蔗糖诱导活性氧增加,无糖或高浓度蔗糖都导致根系质子分泌能力降低。但是,在相同浓度的蔗糖处理条件下锌诱导这些指标的变化与无锌处理的明显不同。5%蔗糖和5%甘露醇对根系生长的调节有显著差异,说明该调节作用是由蔗糖信号而非渗透势引起的。[结论]该研究表明蔗糖和锌对水稻根系的生长都具有重要的调节作用。     

铝胁迫下一氧化氮对大豆根生长抑制的缓解作用

在酸性(pH值5)土壤中,铝毒害是制约农作物生产的主要逆境因子。铝毒通过抑制根系生长,影响作物对水分和营养物质的吸收,最终导致农作物产量下降。以大豆为试验材料,探讨铝胁迫下外源一氧化氮(NO)对铝毒害的调节作用。结果显示,不同铝浓度处理可抑制大豆根的生长及根尖伸长区细胞的伸长,且可诱发根尖丙二醛(MDA)和H_2O_2含量的升高;进一步研究结果显示,NO处理可显著缓解铝抑制的根生长及根尖伸长区细胞的伸长,且降低根尖MDA、H_2O_2含量,提升根尖抗氧化酶活性。表明NO可能通过提高根尖抗氧化能力来缓解铝胁迫对根尖伸长区细胞伸长的抑制,从而改善根系的生长。     

转录组测序的吲哚丁酸诱导青榨槭不定根发生的激素调控机制

【目的】为了阐明吲哚丁酸(IBA)诱导青榨槭不定根发生的激素调控机制。【方法】依据青榨槭扦插生根过程的解剖学观察，分别于对照期和4个生根关键时期采集插穗生根部位树皮组织进行IBA处理下的比较转录组学研究和生理指标检测。【结果】4个对比组分别鉴定到6 774、6 256、4 522、4 571个差异基因。GO(Gene ontoloy)富集分析发现，碳水化合物代谢和不定根发育等条目在不定根表达和伸长阶段高度富集。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析显示参与玉米素、油菜素内酯生物合成以及植物激素信号转导途径的差异基因发挥着重要作用。激素含量检测结果表明，高浓度的生长素参与了不定根的诱导过程，而相对低水平的生长素有利于其后期发育；细胞分裂素和玉米素均在愈伤组织形成期出现转运峰；油菜素内酯在生根初期被显著诱导。【结论】IBA刺激青榨槭不定根启动与增强生长素运输相关，不定根形成早期需要一定水平的细胞分裂素积累才能促进生根，玉米素和油菜素内酯的生物合成促进了不定根原基的诱导和启动。     

硝酸盐对小麦幼苗根系早期生长和抗氧化特性的影响

以小麦(Triticum aestivum L.)秋乐2122作为供试材料,以不含硝酸盐的Hoagland溶液为对照,研究不同浓度硝酸盐对小麦根系发育的影响。利用分光光度计和组化染色法检测根尖细胞中O_2~-·和H_2O_2含量,并测定细胞内相关氧化还原酶活性与还原型谷胱甘肽(GSH)含量。结果表明,硝酸盐能够显著增加小麦根尖细胞中O_2~-·而不是H_2O_2含量;高浓度硝酸盐(60 mmol/L)处理O_2~-·含量显著高于低浓度硝酸盐(10 mmol/L)处理。低浓度硝酸盐显著降低SOD酶活性和GSH含量,提高POD、谷胱甘肽还原酶(GR)和GSH-PX酶活性,使根部细胞具有良好的抗氧化能力,促进小麦根系生长。高浓度硝酸盐抑制小麦幼苗根系生长,是由于降低SOD与GSH-PX酶活性;虽然增加POD和GR酶活性,但是仍无法缓解根部细胞O_2~-·过量积累而造成的氧化损伤。所以不同浓度硝酸盐通过调节胞内O_2~-·含量,实现对小麦根系生长的调控。