一氧化氮和生長素在白羽扇豆排根形成中的作用機制.pdf

1、磷是植物生長所必需的元素。由于土壤中磷的有效性普遍較低，因而缺磷是限制全球農業(yè)生產的重要因素之一。排根是植物根系應對缺磷脅迫環(huán)境而形成的一種特殊根系構型。缺磷和缺鐵都可以誘導白羽扇豆(Lupinus albus L.)排根的形成。前人的研究主要集中于排根形成后的生理表現及其對改善磷素營養(yǎng)的作用上，但對促進排根形態(tài)建成的信號轉導機理的研究還很有限。本文圍繞NO和生長素這兩種信號分子，對白羽扇豆排根起始發(fā)育的信號途徑進行了深入研究。

2、　　 1.一氧化氮參與磷鐵缺乏誘導的排根形成機制
　　 磷和鐵缺乏誘導的排根有著相同的本質結構和生理表現，但在結構和生理上又存在一定的差異。為明確缺磷和缺鐵誘導排根形成時有無共同的信號節(jié)點，本研究設置了四種營養(yǎng)條件，(1)+P+Fe(50μM P和10μM Fe)；(2)-P+Fe(0μM
　　 P和10μM Fe)；(3)+P-Fe(50μM P和0μM Fe)；(4)-P-Fe(0μM P和0 M Fe)。通過測定

3、植物內部的P、Fe濃度、NO水平、有機酸分泌和對排根形成至關重要的LaSCR基因的表達，明確了這些因素與排根形成之間的關系。本研究發(fā)現，無論缺磷還是缺鐵，排根的數量和排根區(qū)的長度都會增加，而且一氧化氮在中柱鞘細胞和排根根原基的積累也會增加。+P+Fe條件下，一氧化氮供體處理提高了LaSCR1和LaSCR2基因的表達水平，并進一步誘導了排根形成，相反，在P或Fe缺乏的條件下，一氧化氮淬滅劑(cPTIO)處理抑制了排根的形成。但是，在生理方

4、面，由一氧化氮供體(GSNO)誘導+P+Fe植株形成的排根卻不能和-P或者-Fe的植株一樣大量分泌檸檬酸。因此，NO直接參與了缺磷和缺鐵誘導的排根形成過程，且應該是白羽扇豆響應P或Fe缺乏形成排根的共同信號分子。
　　 2.生長素參與缺磷誘導的排根形成機制
　　 外源添加生長素類似物可以模擬排根的形成。為明確誘導-P植株形成排根的生長素的來源，本研究分別從地上部和地下部兩個來源的生長素入手，分析了它們在缺磷誘導排根形成中

5、的作用，并且測定了生長素在排根中的濃度分布，以及與生長素極性運輸相關的基因在排根不同發(fā)育階段中的表達水平。經研究發(fā)現，移除缺磷白羽扇豆的頂芽或者主根的根尖，抑或在根莖結合部施用生長素極性運輸的輸入抑制劑(CHPAA)和輸出抑制劑(NPA，TIBA)，都不會顯著抑制排根的形成和根系中游離態(tài)生長素的含量。生長素濃度在缺磷植株的根系中更高，但卻隨著排根發(fā)育的成熟而逐漸降低，這與極性運輸相關基因(LaAUX1、LaPIN1和LaPIN3)的表達