Leukamenin E调节拟南芥幼苗根部生长素极性运输及根系生长发育

本文采用14种拟南芥转基因报告株系,研究了对映-贝壳杉烷二萜(leukamenin E)调节拟南芥根部生长素极性运输转运蛋白表达并影响根生长发育的机制。结果表明:leukamenin E浓度在20～40μmol·L~(-1)范围显著抑制拟南芥幼苗主根的生长,较低浓度leukamenin E(10μmol·L~(-1))促进侧根提前发生并增加侧根数量; 10～30μmol·L-1的leukamenin E在处理拟南芥幼苗48 h后可显著提高其根尖部生长素水平;进一步检测根部生长素极性运输转运蛋白表达,发现该浓度条件下leukamenin E促进PIN1在转录水平表达并增加其蛋白丰度,但在转录水平抑制PIN2表达并减少其蛋白丰度;同时,显著减少PIN3、PIN7和PIN4蛋白在小柱和静止中心及其周围细胞的丰度以及AUX1的定位丰度; Leukamenin E对PIN1丰度的上调以及对PIN2、PIN3、PIN4、PIN7和AUX1定位丰度的减少可导致生长素在根尖顶部的积累以及根部生长素浓度梯度的改变,引起根生长的抑制及侧根的提前发生。     

黄芪幼苗根系生长发育与GR24和IAA的关系北大核心CSCD

为探究独脚金内酯和生长素对黄芪根系生长发育的影响,该研究以膜荚黄芪和蒙古黄芪幼苗为材料,在种子萌发袋中添加不同浓度GR24和IAA(2μmol·L^(-1) GR24、5μmol·L^(-1) IAA和2μmol·L^(-1) GR24+5μmol·L^(-1) IAA),7 d后检测黄芪幼苗主根长和侧根数,并测定内源激素含量、生长素和独脚金内酯相关基因表达量的变化。结果表明:(1)GR24处理显著促进黄芪主根生长。(2)IAA处理下主根生长受到抑制,侧根数明显增加。(3)GR24+IAA处理下主根的生长同样受到抑制,膜荚黄芪侧根数较IAA处理下减少,说明GR24有抑制IAA对侧根发育的诱导作用,但不能缓解IAA对黄芪主根生长的抑制。(4)3种处理下黄芪幼苗根系内源激素含量、生长素和独脚金内酯相关基因表达量发生了显著变化,说明GR24和IAA对黄芪幼苗主根长和侧根数的影响可能与生长素和独脚金内酯相关基因表达及内源激素水平的变化有关。该研究结果初步阐明了黄芪幼苗根系生长发育与GR24和IAA之间的关系,为黄芪规范化育苗和幼苗质量控制提供理论依据,对进一步探索独脚金内酯和生长素调控黄芪根系生长发育的分子机制具有一定的意义。     

甾类激素炔雌醇、炔诺酮和左炔诺孕酮对拟南芥根生长的影响

采用不同浓度的人工合成甾类激素炔雌醇、炔诺酮和左炔诺孕酮处理拟南芥幼苗,研究3种激素对其根生长和根中内源激素含量的影响.结果表明:(1)30μg?L-1炔雌醇处理显著促进主根的伸长、侧根数及侧根总长的增加,促进主根根毛数和地下部鲜重的增加,增大内源IAA和iPAs含量,以及IAA/iPAs比值;3 000μg?L-1炔雌醇处理则增加主根的弯曲度;(2)炔诺酮活性相对较弱,浓度为300μg?L-1时对主根长、侧根数、侧根总长的促进效果最大,IAA含量增加而iPAs含量降低,IAA/iPAs比值最大;3 000μg?L-1炔诺酮则引起主根弯曲,抑制根毛的生长,但促进侧根数和的地下部鲜重的增加;(3)左炔诺孕酮的活性较高,3μg?L-1时对拟南芥主根长、主根根毛数增加最为显著;300μg?L-1时对侧根数、根毛密度的增幅最大,IAA含量增加,IAA/iPAs比值最大;3 000μg?L-1时显著抑制主根的生长和侧根的生成.     

生长素极性运输在水稻根发育中的作用

生长素极性运输(PAT)在植物生长发育尤其是极性发育和模式建成中起重要作用。采用2种PAT抑制剂TIBA(2,3,5-triiodobenzoic acid)和HFCA(9-hydroxyfluorene-9-carboxylic acid)处理水稻(Oryza sativa 1.cv．Zhonghua)幼苗,结果表明：PAT影响水稻根发育包括主根的伸长、侧根的起始和伸长以及不定根的发育。PAT的抑制导致主根变短、侧根和不定根数目减少。外源附加生长素(NAA)可以部分恢复不定根的形成但不能恢复侧根的形成,表明在侧根和不定根的形成上可能具有不同的机制。切片结果表明,30μmol／L TIBA处理后并不完全抑制侧根原基的形成,进一步研究表明生长素由胚芽鞘向基部的运输在水稻不定根的起始和伸长中起关键作用。     

生长素极性运输在水稻根发育中的作用

生长素极性运输(PAT)在植物生长发育尤其是极性发育和模式建成中起重要作用.采用2种PAT抑制剂TIBA(2,3,5-triiodobenzoic acid)和HFCA(9-hydroxyfluorene-9-carboxylic acid)处理水稻(Oryza sativa L. cv.Zhonghua)幼苗,结果表明:PAT影响水稻根发育包括主根的伸长、侧根的起始和伸长以及不定根的发育.PAT的抑制导致主根变短、侧根和不定根数目减少.外源附加生长素(NAA)可以部分恢复不定根的形成但不能恢复侧根的形成,表明在侧根和不定根的形成上可能具有不同的机制.切片结果表明,30μmol/TIBA处理后并不完全抑制侧根原基的形成,进一步研究表明生长素由胚芽鞘向基部的运输在水稻不定根的起始和伸长中起关键作用.     

多胺生物合成抑制剂D-精氨酸对拟南芥幼苗根系生长的影晌

为探讨多胺生物合成抑制剂D-精氨酸（D-arginine,D-Arg）对拟南芥根系生长的影响,首先用腐胺（0．1mmol‘L-1）和D—Arg（1．0mmol·L-1）处理种子萌发后生长2d的拟南芥幼苗。腐胺（0．1mmol·L-1）显著促进主根伸长,D-Arg（1．0mmol-L-1）显著抑制主根伸长,并对主根根尖的细胞形态有明显影响。为了进一步了解D—Arg影响拟南芥主根生长的机理,采用浓度梯度D．Arg处理幼苗根系。实验结果表明,随着D-Arg浓度增加（0．2～1．0mmol·L-1）,拟南芥幼苗主根生长受抑制的程度越严重。微分干涉观察主根根尖发现,外源施加D—Arg,引起拟南芥主根根尖分生区的细胞数目减少,使拟南芥幼苗表现出主根的伸长生长变缓。当分生区数目较少时,出现主根几乎不再仲长的现象。由此推测,多胺生物合成抑制剂D-Arg对拟南芥幼苗根生长的抑制作用机制,是D-Arg影响了其根尖分生区的细胞分裂活动,使分生区细胞数目减少,从而引起分生区长度减小,最终导致拟南芥主根仲长生长受到抑制。     

低磷供应对拟南芥根系构型的影响

在人工气候箱中,采用Johnson培养基对拟南芥在低磷供应条件下根系构型的变化进行了研究,结果表明：拟南芥在磷饥饿诱导下,主根缩短,侧根密度、根毛的数量和长度显著增加,并且,根尖到第一侧根和第一根毛的距离也大大缩短。这些改变增加了根系比表面积,并且使得根系分布更加靠近土壤表层,有利于提高植物吸收土壤中有机磷的效率。低磷胁迫还导致拟南芥根系分生组织区细胞形状变异,柱细胞数量减少;主根生长和细胞伸长的动力学分析显示,磷饥饿促使拟南芥主根生长变缓,细胞长度随磷饥饿程度的加深迅速缩小。CycB1;1:GUS染色分析结果表明,低磷破坏拟南芥根系分生组织细胞分裂能力,这些结果说明磷胁迫同时抑制了细胞的伸长和分裂,从而引起拟南芥主根的缩短。     

PLDα1介导ABA调控的拟南芥主根伸长并参与根毛生长

探讨了磷脂酶Dα1（PLDα1）在ABA抑制拟南芥主根伸长过程中的作用。PLOα1基因突变体pldα1主根伸长受ABA抑制小于野生型（WT）;根系PLDα1活性在ABA处理下升高;拟南芥根细胞原生质体中活性氧（ROS）含量在ABA处理下升高,但是pldα1升高小于WT;根系NADPH氧化酶活性在ABA处理下升高,pldα1升高小于WT,外源加入10μmol/L^-1 PA（磷脂酸,PLD水解产物）后,前者活性显著升高;外源加入H2O2可诱导WT和pldα1主根伸长都受到抑制,且二者差异不明显。结果表明,PLDα1产生的PA通过激活NADPH氧化酶产生ROS介导ABA调控的拟南芥主根伸长过程。此外,初步探讨了PLDα1在拟南芥根毛尖端生长中的作用：pldα1突变体根毛长度小于WT,根毛尖端ROS和Ca^2＋浓度低于WT。     

黄腐酸对水稻幼苗根系生长的影响及其与生长素的关系北大核心CSCD

该研究以水稻品种‘宁粳6号’为材料,通过外源使用黄腐酸(FA)与生长素抑制剂共同处理水稻,探究FA对水稻根系生长的影响及其与生长素之间的关系。结果表明:(1)50~800 mg·L^(-1) FA处理水稻幼苗6 d后,当FA浓度超过100 mg·L^(-1)时显著促进水稻种子根的伸长生长;FA浓度超过400 mg·L^(-1)时,与对照组相比水稻的平均侧根长和侧根密度显著增加。(2)与对照相比,低浓度FA处理对水稻幼苗根尖生长素的含量无显著影响,但400 mg·L^(-1) FA处理后显著提高了内源生长素的含量。(3)3μmol·L^(-1)生长素合成抑制剂4-联苯硼酸(BBo)、4-苯氧基苯基硼酸(PPBo)或30μmol·L^(-1)生长素信号转导抑制剂2-(对-氯苯氧)-异丁酸(PCIB)处理均可显著抑制水稻根和侧根的发生;1μmol·L^(-1)生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)可显著抑制水稻种子根的伸长生长与侧根发生,但对侧根长度无显著作用。(4)FA与BBo或PPBo共同处理可显著抑制FA对水稻根系伸长生长与侧根发生的促进作用;TIBA和PCIB分别和FA共同处理水稻,可显著抑制FA对种子根伸长生长的促进作用,且PCIB可显著抑制FA对侧根发生的促进作用,但TIBA对此没有显著影响。研究发现,外源FA可能通过调控植物内源生长素的合成、极性运输或信号转导来调控水稻根的伸长生长和侧根的发育。     

铝对秋葵、小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以不同抗铝小麦（Triticum aestivum L．）基因型：Carazinho（抗铝型）和Egret（铝敏感型）为参比,研究了铝胁迫对秋葵（Hibiscus moscheutos L．）种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：秋葵和小麦种子的萌发对铝胁迫不敏感;高浓度的AlCl3（50μmol／L）显著抑制主根和侧根伸长,但对侧根数目的影响较小;两种植物的主根伸长对铝胁迫的差异不显著,而秋葵侧根对铝毒的抗性比两个供试的小麦基因型强;50μmol／L的AlCl3显著降低两个小麦基因型的根系生物量,但秋葵的根系生物量与对照比变化不大。表明秋葵幼苗的抗铝性强于两个小麦品种,铝对秋葵、小麦侧根和主根的生长影响不同。     

Rabdosinate调节生长素极性运输蛋白PIN1、PIN3和PIN4抑制拟南芥幼苗根生长

利用3种拟南芥生长素极性运输外运载体突变体及4种转基因株系研究了二萜rabdosinate抑制拟南芥幼苗主根及侧根生长的作用机制。结果显示,60~80 μmol·L^-1的rabdosinate显著抑制野生型拟南芥幼苗主根生长及侧根形成,而对突变体pin1、pin2和pin3主根未显示明显的抑制效应,对侧根的抑制减弱;发现rabdosinate （60~80 μmol·L^-1）引起生长素报告株系根尖DR5活性升高,并增加融合蛋白PIN1-GFP丰度以及减少PIN3-GFP和PIN4-GFP的丰度。推断rabdosinate可通过增加PIN1丰度促进了根部生长素向顶运输,而减少PIN3丰度降低根尖部生长素的横向转运,引起了生长素在根尖部的累积及生长素浓度梯度的改变,进而抑制幼苗主根生长及侧根发育。     

生长素和乙烯互作调控硝酸铵诱导的根毛分叉

以野生型拟南芥(WT)及其生长素和乙烯不敏感型突变体(aux1-7、axr1-3、etr1-1和etr1-3)为实验材料,采用固体培养法研究了高浓度硝酸铵对根毛发育的影响,以揭示其调控根毛发育的机制。结果表明:(1)随着外源硝酸铵浓度的逐渐增加,拟南芥根毛伸长受阻,产生大量的分叉根毛。(2)高浓度硝酸铵条件下,外源活性氧或活性氧产生抑制剂二苯基氯化碘(DPI)的添加能抑制高浓度硝酸铵诱导的分叉根毛产生。(3)高浓度硝酸铵条件下,外源生长素或乙烯合成前体物质1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)处理能恢复根毛的正常生长,解除高浓度硝酸铵诱导根毛分叉现象。(4)高浓度硝酸铵条件下,外源生长素处理乙烯不敏感型突变体或ACC处理生长素不敏感型突变体均能抑制突变体分叉根毛的形成。研究表明,活性氧、生长素和乙烯都参与了高浓度硝酸铵对根毛发育的过程调控;在硝酸铵诱导的根毛分叉中生长素和乙烯存在相互作用,在缺乏生长素信号通路时,乙烯能够发挥补充作用抑制分叉根毛的产生;在缺乏乙烯信号通路时,生长素也可以弥补缺失乙烯的作用抑制根毛的分叉,但是需要更高浓度的生长素才能充分抑制分叉根毛的产生。     

隐花素在生长素调控拟南芥下胚轴伸长中的作用分析

以拟南芥野生型(Col-4)和隐花素双突变体cry1cry2为材料,研究不同光照条件下不同浓度吲哚乙酸(IAA)和IAA极性运输抑制剂氨基酞氨酸(NPA)对幼苗下胚轴伸长的影响。结果显示,低浓度IAA(10-7mol/L)可促进连续白光和红光下cry1cry2幼苗下胚轴伸长,而连续蓝光下cry1cry2下胚轴的伸长则受到抑制。蓝光下相同浓度的NPA对cry1cry2幼苗下胚轴伸长的抑制程度比野生型要小。RT-PCR分析结果显示,瞬时蓝光处理时IAA合成关键酶基因IGPS以及生长素应答基因IAA1和IAA5在cry1cry2突变体中的转录水平比野生型中要高。这表明隐花素可能部分通过调节IAA合成和/或IAA极性运输,介导蓝光调控拟南芥下胚轴的伸长。     

拟南芥根系发育的分子机制研究进展

拟南芥初生根和次生根的发育受不同遗传通路所调控,其中内源激素途径尤其是生长素途径在拟南芥主根、侧根以及根毛的发育过程中均发挥着重要作用.同时也存在一些不依赖于激素通路的遗传途径,如UPB1能通过调节根尖分生区和伸长区活性氧种类的平衡来调控根系顶端分生组织活性,进而影响根系的生长.本文对近年来国内外有关模式植物拟南芥根系发育的分子机制研究进展分别从初生根发育、侧根发育和根毛发育3个方面进行综述.     

苹果生长素输入载体MdAUX1的基因克隆及在拟南芥和烟草中的遗传转化

生长素的极性运输对调节植物生长发育起重要作用。生长素转运蛋白调控生长素的极性运输。本研究从‘嘎啦’(Malus×domestic‘Royal Gala’)苹果中克隆了生长素输入载体基因Md AUX1(基因序列号:MDP0000384437)。序列分析表明,该基因包含长为1 443 bp完整的开放阅读框,编码含有480个氨基酸的蛋白。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,AUX1在不同物种间具有高度的序列保守性,其中,苹果Md AUX1与欧洲甜樱桃Pa AUX1亲缘关系最近。半定量PCR分析显示,Md AUX1在苹果的茎中表达量较高。通过农杆菌介导的遗传转化获得转Md AUX1基因的拟南芥和烟草。转基因拟南芥根系表型观察结果显示,Md AUX1基因在拟南芥中异位表达后,会抑制主根伸长,促进侧根形成;在外源NAA处理下,转基因拟南芥对主根伸长的抑制作用得到部分恢复。在烟草中过量表达Md AUX1基因能够显著促进植株地上部分生长。以上结果说明苹果Md AUX1基因在调节植物生长发育中发挥重要作用。     

异三聚体G蛋白在NAA诱导的拟南芥根生长发育中的作用

以拟南芥的野生型(ws)、异三聚体G蛋白α亚基基因GPA1缺失突变体(gpa1-1,gpa1-2)和超表达突变体(wGα,cGα)为材料,通过施加不同浓度(0~0.2 mg/L)的NAA处理,对拟南芥根生长发育的一些形态指标进行了观测比较.结果表明:(1)随着培养基中NAA浓度的不断升高,5种基因型主根的伸长生长均受到抑制,且抑制作用随浓度升高而增强;4种突变体和野生型主根的生长在相同浓度NAA处理下,无明显差异;(2)NAA在一定浓度范围内,对拟南芥侧根的生长发育起促进作用;在NAA诱导的侧根生长中,G蛋白超表达突变体比野生型更敏感,缺失突变体则不敏感.初步证明G蛋白不参与主根生长发育的调节,而在侧根生长发育中可能起正调节作用.     

过表达VHA-c1基因对拟南芥根长及ABA与糖响应的影响

为初步探讨液泡H+-ATPase c亚基基因(VHA-c1)在植物生长发育及信号转导中的作用,该实验构建了拟南芥VHA-c1的过表达载体,转化并获得转基因拟南芥纯合株系,通过半定量RT-PCR技术分析了VHA-c1的表达量,然后对其进行暗培养、ABA和糖处理。结果显示:(1)该实验获得7个T2代转基因纯系,其mRNA表达水平均高于野生型,表明过表达载体的构建是有效的。(2)黑暗条件下,6个拟南芥VHA-c1过表达纯合株系的根长变短。(3)光照条件下,4个转基因株系主根伸长和子叶的展开以及7个转基因株系的种子萌发对ABA的抑制不敏感。(4)分别有5个和4个转基因株系的种子萌发对葡萄糖和蔗糖的抑制不敏感。推测VHA-c1可能参与了ABA和糖介导的信号转导途径,并可能影响了拟南芥根细胞的扩展。     

过表达VHA-c3基因拟南芥对黑暗、ABA与糖的响应

为研究液泡H+-ATPase c亚基基因(VHA-c3)在植物生长发育及非生物胁迫应答过程中的作用,构建了VHA-c3过表达载体转化拟南芥,获得过表达VHA-c3的转基因纯合体植株,采用半定量RT-PCR技术分析了转基因拟南芥中VHA-c3的表达量,然后对转基因拟南芥进行暗培养、ABA和糖处理。结果获得6个T2代株系转基因纯合体株系,其m RNA表达量均高于对照;黑暗条件下,5个VHA-c3转基因株系的根长变短;在正常光照下,3个转基因株系主根伸长和子叶的展开以及5个转基因株系的种子萌发对ABA的抑制不敏感;分别有5个和6个转基因株系的种子萌发对葡萄糖和蔗糖的抑制不敏感。推测VHA-c3可能影响根细胞的扩展,并可能参与ABA和糖介导的信号转导途径。     

头孢霉素对拟南芥主根生长发育的影响

以拟南芥野生型和相关转基因株系为材料,设置0、50、100、200和400μg/mL头孢霉素处理,考察头孢霉素对主根伸长生长、根尖分生组织活性、生长素分布运输以及干细胞活性的影响,探究头孢霉素对拟南芥主根生长发育的毒性作用机制。结果显示:(1)头孢霉素能以浓度依赖的方式抑制拟南芥主根的生长,并抑制分生组织长度和CYCB1;1基因的表达,说明它能抑制根尖分生组织活性。(2)头孢霉素能降低根尖生长素报告基因DR5∷GUS、DR5∷GFP和生长素极性运输蛋白PIN1、PIN2、PIN3、PIN7和AUX1的表达,说明它能抑制根尖生长素的分布和极性运输。(3)头孢霉素能下调根尖静止中心标记系WOX5∷GFP、QC25和QC46的表达,以及SHR和SCR蛋白的表达,说明它能抑制根尖干细胞活性。研究表明,头孢霉素能通过抑制根尖分生组织活性、生长素的分布和极性运输以及干细胞活性,从而调节拟南芥主根的生长发育。     

茉莉酸甲酯抑制拟南芥根伸长生长电生理学机制

以外源茉莉酸甲酯(JA-Me)处理拟南芥,运用膜片钳技术研究JA-Me、过氧化氢(H2O2)和内向K+通道之间的关系,以探讨茉莉酸类物质(JAs)抑制根伸长生长分子机制。检测到10-4mol/L的JA-Me能抑制根细胞质膜内向K+电流,表明可能与根的伸长生长有关,并且发现H2O2可能作为第二信使参与了JAs抑制根伸长生长的过程,H2O2介导的JA-Me对根细胞内向K+通道的抑制是根生长受抑的可能电生理机制。