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随着经济的迅速发展,工农业污水排放造成水体富营养化进程不断加剧,进而导致蓝藻水华发生频繁。特别是近年来,我国太湖蓝藻水华程度日益严重。水华蓝藻分泌微囊藻毒素(MC-LR)严重污染水体。采用MC-LR污染的水体作为农用灌溉水,可能对农作物的生长造成严重威胁。目前MC-LR对植物的胁迫机理多集中于氧化胁迫研究,不具有特异性。而且以太湖作为灌溉水源的周边稻区是我国南方水稻的主产区之一,因此研究MC-LR抑制水稻根生长的独特作用机理具有重要意义。虽然生长素和一氧化氮(NO)的相互作用能够调控在双子叶植物根的生长,但它们在调控单子叶植物冠状根生长发育过程中的相互作用关系还未见报道。因此,本文以MC-LR和水稻幼苗根为研究材料,主要以生长素和NO为研究对象,研究MC-LR抑制水稻冠状根生长发育的分子机制。具体包括以下四部分内容。(1) MC-LR处理显著抑制水稻幼苗根的生长,并呈现浓度效应(0.5-4μg/mL),具体表现为抑制冠状根的数目和长度、抑制侧根和侧根原基的数目；另外,MC-LR处理显著抑制特异性控制水稻冠状根生长基因CRL1和OsWOX11的表达。由于CRL1和OsWOX11都能够受生长素调控,因此下一步检测MC-LR对生长素的影响非常必要。(2) MC-LR处理能够显著降低根内生长素(IAA)水平,外源生长素(NAA)处理能够缓解MC-LR对根的抑制效应,而生长素极性运输抑制剂(NPA)能够抵消NAA的作用；另外,MC-LR处理显著抑制使控制生长素极性运输的基因CRL4的过表达,说明MC-LR能够通过影响生长素的极性运输抑制水稻根的生长。(3) MC-LR处理能够显著降低根内源NO水平,外源NO供体(SNP)处理能够缓解MC-LR对根的抑制效应,而NO清除剂(cPTIO)能够抵消SNP的作用；MC-LR处理能够对根内NO合酶(NOS)的活性无影响,但能够显著降低硝酸还原酶(NR)的活性；通过进一步对水稻体内的两个NR基因(OsNia1和OsNia2)进行研究,发现MC-LR处理对OsNia2的表达无影响,但能够显著抑制OsNia1的表达,说明MC-LR能够通过抑制依赖于OsNia1的NO产生抑制水稻根的生长。(4)NAA处理能够显著提升MC-LR胁迫下的根内源NO水平,而NPA处理则能够抵消NAA的作用；NAA处理能够缓解MC-LR对根的抑制效应,而cPTIO处理则能够抵消NAA的作用,说明在MC-LR抑制水稻根生长的生理信号通路中,NO作用于生长素的下游。另外,SNP处理能够显著提升MC-LR处理的根内源IAA水平,说明MC-LR抑制水稻根生长的生理信号通路中,NO也对生长素具有正向反馈调节作用。通过汇总上述实验结果,得出如下结论：MC-LR能够通过作用于生长素和NO信号,影响CRL1和OsWOXl1基因的表达,进而抑制水稻冠状根的生长。在上述过程中,NO作为生长素的下游信号起作用,同时NO对生长素也具有正向反馈调节作用。本研究不但揭示了MC-LR抑制水稻根生长的独特作用机理,同时也为水稻冠状根的生长发育调控研究提供了新证据,即NO可作为生长素的下游信号调控特异性控制水稻冠状根发育关键基因CRL1和OsWOXll的表达,进而调控水稻冠状根的形态发生。