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缺硼和快速碱化因子(RALF)均抑制根伸长,然而缺硼与RALF抑制根伸长的机理是否相似,以及在调控植物生长过程中是否存在相互关系尚不清楚。本研究以拟南芥野生型Col-0为试验材料,通过测定缺硼及RALF条件下,主根及根细胞伸长,根尖质外体pH、根际pH、细胞内pH、不同根区根表pH以及H2O2的变化,研究根伸长抑制效应及其机理,主要研究结果如下:1.缺硼与RALF均显著抑制拟南芥主根及根细胞伸长,且随时间增加抑制作用加剧。将含12.5μmol/L B的1/2 MS培养基培养4 d的幼苗,转移到缺硼培养基12h后LEH显著下降,48 h后-B的LEH仅为+B的71%;而采用拟南芥直播进行缺硼和加硼处理,根长才呈现显著差异,表明LEH是研究缺硼效应更好的指标。RALF处理24 h时根长已呈现显著差异,96 h后+R的根长仅为-R的75%。缺硼和RALF首先抑制了根细胞的伸长,从而抑制根系伸长生长。2.不同根区细胞内外pH对缺硼与RALF的响应具有空间差异性。过渡区细胞内外pH最高,成熟区最低,可能与各根区细胞的生长状态和功能有关。缺硼时质外体、根际和根表整体呈现酸化,而加硼质外体pH升高,呈现碱化,且在根尖过渡区碱化最显著。RALF处理造成质外体及根际碱性化效应持续时间较长,且根尖过渡区和伸长区呈现最显著的差异。暗示硼和RALF通过调节过渡区和伸长区碱性化,调控根细胞伸长的作用机理。3.缺硼与RALF均显著增加拟南芥根尖H2O2产生。不同根区H2O2荧光强度呈现明显的时空特异性分布,分生区较弱,其他区域较强,表明H2O2的产生与细胞的伸长准备及伸长相关,而与细胞的分裂无关。加硼维持过渡区产生一定量的H2O2,发挥促进伸长的信号功能,然而缺硼刺激H2O2过量产生,因此抑制细胞和根系伸长。加入RALF后,拟南芥根尖H2O2含量(尤其是过渡区)增加,因而更显著抑制根细胞及根系伸长,充分体现了H2O2的双重作用。4.加硼条件下,与不加RALF相比,加入RALF拟南芥根长及根细胞LEH在第2 d即呈现显著差异,且根细胞LEH的差异较根长更显著,分别为89%和93%;缺硼条件下,加入RALF根长及根细胞LEH则在第3 d呈现显著差异,表明只有硼营养正常供应条件下,RALF对根伸长的抑制作用更显著且迅速。加硼条件下,加入RALF显著提高过渡区和伸长区根表pH及H2O2产生,因而抑制了细胞伸长。综上所述,在拟南芥野生型Col-0中,缺硼与RALF均显著抑制主根及细胞伸长,这种抑制作用主要来自于二者引起的伸长区过量产生H2O2的毒害作用、缺硼引起的过渡区酸化、RALF引起的伸长区碱性化对细胞伸长的抑制作用。因此缺硼条件下,RALF对细胞长度及根长的抑制作用缓慢;只有硼正常供应条件下,RALF才显著提高根尖过渡区和伸长区根表pH及H2O2的产生,从而抑制根细胞及根伸长。表明RALF对根伸长的抑制与硼的作用有关,具体机理有待进一步研究。