IAA和GA3在调控豌豆黄化苗茎切段伸长生长中的相互作用

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经典的五大类植物激素中的生长素(auxin)及赤霉素(gibberellin,GA)在植物生长的调节中起着非常重要的作用。然而,人们最近的研究开始关注两种激素间的相互作用。目前许多研究证实:生长素能促进活性赤霉素的合成,从而促进茎的伸长生长。Ross等以野生型豌豆为材料的研究表明生长素在生物活性GA1的合成中起重要作用。豌豆顶芽中的生长素可促进LE基因(PsGA3ox1基因)的转录水平,从而增加GA20向GA1的转化;同时降低SLN基因(即PsGA2ox1)的转录水平,减少GA20向无活性GA29以及GA1向无活性GA8的转化。生长素通过促进GA1的生物合成,同时抑制GA1的失活调节豌豆伸长节间中GA1的含量。然而,这些实验大多从整体植株来研究生长素与赤霉素间的关系,茎切段处理的实验中,人们也只是研究了在提供活性GA合成前体的条件下IAA对活性GA水平的影响。本试验以豌豆黄化苗为材料,用IAA、GA3的各种处理来研究两者间的相互关系。1 IAA和GA3可单独促进豌豆黄化苗茎切段的伸长生长用2、10、50、250μmol·L-1的IAA和GA3处理1cm第三节间切段,均能促进豌豆黄化苗茎切段的伸长,其中,以250μmol·L-1的IAA和50μmol·L-1的GA3促进作用最好,伸长量分别为对照的2.14倍和2.21倍。80mg·L-1TIBA(IAA的运输抑制剂)和7.5mg·L-1 S-3307(活性GA的合成抑制剂)均抑制豌豆黄化苗茎切段的伸长,处理后切段的生长量分别只有对照的66.3%及55.4%。IAA对茎切段伸长生长的促进作用主要集中于处理前期,生长速率在1h达最高值。而GA3处理主要集中于处理后期,生长速率在6h达最高值。2 IAA和GA3在调控豌豆黄化苗茎切段伸长生长中的关系2.1 GA3可提高豌豆黄化苗茎切段对IAA的敏感性用GA3前处理茎切段24h,再用IAA处理24h后,茎切段的伸长量达到0.90cm,是不含激素处理对照的2.94倍。当前处理时间在3-6h之间时,对茎切段伸长生长的促进作用更大。而在4h GA3前处理后再用IAA处理,3h时茎切段的伸长量就明显大于无激素处理对照。这表明GA3能提高茎切段对IAA的敏感性,且作用时间较短(3h)。用IAA前处理茎切段,再用GA3处理后,茎切段的伸长量不如IAA、GA3单独处理的伸长量,而再放入IAA处理后,则又能恢复甚至超过单独IAA、GA3处理茎切段的伸长量。这正好又证实了以上的观点。2.2 IAA和GA3在豌豆黄化苗茎切段伸长生长中的作用缺一不可在250μmol·L-1的IAA中添加7.5 mg·L-1S-3307后,IAA效应可以被S-3307抑制。同样,在50μmol·L-1 GA3中添加80 mg·L-1TIBA后,GA3效应也被TIBA所抑制。而再分别加入GA3和IAA后又都能恢复茎切段的伸长生长,暗示两者在豌豆黄化苗茎切段的伸长生长中缺一不可。对处理的顶端切半的茎切段观察发现,IAA处理切段的切开两半分别向内弯曲,而GA3处理则相反。说明IAA主要促进茎切段表皮细胞的伸长,而GA3可能主要促进内部组织细胞的伸长。对切段作横、纵切片观察发现,IAA促进皮层细胞的伸长和增大,纵切面细胞长度和横切面细胞面积分别为对照的1.21倍和1.72倍。而GA3只促进皮层细胞的伸长,纵切面细胞长度为对照的1.82倍。揭示两者通过不同的作用部位和方式共同调节豌豆茎切段的伸长生长。2.3 IAA和GA3对豌豆黄化苗茎切段中内源GA1+3和IAA含量的影响50μmol·L-1GA3处理也能促进茎切段内源IAA含量的增加,24 h时IAA含量达311.7pmol·(g·FW)-1,是CK的1.9倍。而250μmol·L-1IAA处理能增加豌豆黄化苗茎切段中内源GA1+3的含量,24 h时GA1+3含量达652.2 pmol·(g·FW)-1,是CK的3.2倍。IAA处理后内源GA1+3的水平大于GA3处理后内源IAA的水平,说明可能GA3和IAA各自正向调节对方的生物合成和水平,但是GA3处理增加的IAA水平对豌豆黄化苗茎切段伸长生长的影响相对较小。
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