茉莉酸類和乙烯在擬南芥根毛發(fā)育過程中的相互作用.pdf

1、根毛的發(fā)育過程是研究高等植物細(xì)胞特異分化及頂端生長的重要模式。植物激素對根毛的發(fā)育起著關(guān)鍵的作用。一直以來激素對根毛發(fā)育影響的研究主要集中于乙烯(ethylene)和生長素(auxin)是如何調(diào)控根毛發(fā)育的，而我們發(fā)現(xiàn)除上述兩種植物激素外，茉莉酸類物質(zhì)參與了控制根毛發(fā)育的過程。本文以野生型擬南芥(WT，Columbia生態(tài)型)和乙烯不敏感(etr1-1、etr1-3，地上部和根對ethylene都不敏感)及過量產(chǎn)生型(eto1-1)突變

2、體為實驗材料研究了茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)在擬南芥根毛發(fā)育中的作用及與ethylene的關(guān)系。結(jié)果顯示，JA和MeJA均能誘導(dǎo)擬南芥根毛的大量產(chǎn)生。MeJA誘導(dǎo)根毛產(chǎn)生的原因有兩個，其一誘導(dǎo)更多的生毛細(xì)胞發(fā)育成為根毛，其二則使部分根毛產(chǎn)生分叉現(xiàn)象。然而MeJA誘導(dǎo)根毛產(chǎn)生的作用卻被ethylene生物合成抑制劑(AVG)和作用抑制劑(Ag<'+>)抑制，同樣的結(jié)果也在ethylene不敏感突變體etr1-1和etr1-3中

3、存在。此外，JA生物合成抑制劑ibuprofen和salicylhydroxamic acid (SHAM)抑制ACC誘導(dǎo)的根毛產(chǎn)生，減少了ethylene過量產(chǎn)生型突變體eto1-1的根毛數(shù)量。以上結(jié)果表明JAs和ethylene共同調(diào)控根毛的發(fā)生。 根毛的發(fā)育受外界營養(yǎng)條件的影響。本文研究發(fā)現(xiàn)，生長在高濃度硝酸銨(NH<,4>NO<,3>)條件下的擬南芥幼苗，根毛發(fā)育異常，產(chǎn)生大量的分叉根毛，這些分叉的根毛多數(shù)是在生毛細(xì)胞產(chǎn)

4、生根毛的部位形成一個較大的突起，進(jìn)而在其上產(chǎn)生1-3個根毛，而有些分叉則產(chǎn)生于正在伸長的根毛基部，有些根毛在分叉根毛上再次產(chǎn)生分叉；另一方面，根毛長度由于高濃度。NH<,4>NO<,3>的供應(yīng)也相應(yīng)變短。不同的氮素形式在分叉根毛形成中的作用強(qiáng)弱有別，NH<,4><'+>的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于NO<,3><'->的作用。植物激素，如auxin和ethylene是調(diào)控根毛發(fā)育的關(guān)鍵因子，我們的結(jié)果表明auxin和ethylene抑制NH<,4>NO

5、<,3>誘導(dǎo)的根毛分叉，同時促進(jìn)根毛伸長。通過對auxin抗性突變體(aux1-7，缺乏auxin運(yùn)輸載體同時也抗ethylene；axe1-3，抗auxin同時對ethylene的敏感性降低)及ethylene不敏感型突變體(etr1-1、etr1-3)的研究發(fā)現(xiàn)在缺乏auxin信號傳遞時，ethylene能夠發(fā)揮補(bǔ)充作用而抑制分叉根毛的產(chǎn)生；在缺乏ethylene信號傳遞時，auxin也可以彌補(bǔ)缺失ethylene而抑制根毛的分叉，