生长素在水稻根负向光性反应中的作用

为了研究生长素在水稻根负向光性反应中的作用 ,用含有IAA的琼脂块贴附在种子根的根尖表面观测IAA对根的生长效应 ,用ELISA法测定根尖的IAA含量 ,并对种子根弯曲部分进行半薄切片 ,结果表明 :(1)种子根的生长方向既受光的调控也受外施的IAA的调控 ,根尖向贴有含IAA琼脂块的一侧弯曲生长 ;(2 )不定根在光照 1.5h后 ,背光侧的IAA含量明显大于向光侧 ;(3)种子根尖发生弯曲生长是伸长区的细胞不均等生长所致。证实光引起根尖两侧IAA含量的差异导致根负向光性的形成。

cpt1基因与水稻根负向光性运动的关系

为了研究cpt1基因与水稻根负向光性运动的关系,探讨IAA横向运输与水稻根负向光性运动的关系。检测了外源试剂CaCl2、EDTA以及IAA对水稻根的负向光性运动的效应,并采用RT-PCR的方法验证了不同外源试剂对cpt1基因表达的影响。结果表明,水稻根经光照24h后,与对照相比,1mgL-1的CaCl2和0.001mgL-1的IAA能明显促进水稻根负向光性的弯曲生长,1mgL-1的EDTA(CaCl2的抑制剂)明显抑制水根负向光性的弯曲生长;cpt1基因的表达受上述外源试剂诱导,并表现与水稻根的负向光性生长呈明显的正相关性,推测IAA的横向运输及其运输载体CPT1蛋白对水稻根的负向光性运动具重要作用。

关于水稻根负向光性光受体的探讨

为了研究水稻根负向光性的光受体,观察了光质对稻根的负向光性效应,用紫外-可见分光光度计测定了水稻根冠浸提液的吸收光谱,并对根冠中的蛋白质进行了SDS-PAGE电泳分析。蓝紫光能显著诱导稻根负向光性,而红光无效;根冠浸提液的吸收光谱在350nm和450nm各有一个吸收峰;根冠中有120kD的光受体特征的蛋白条带。推测稻根负向光性的光受体可能为蓝光受体。

OsPIN1a基因在水稻根负向光性中的作用初探

为了探讨水稻生长素输出载体蛋白OsPIN1a与根负向光性的关系,根据GenBank数据库报道的OsPIN1a核苷酸序列,利用RT-PCR技术,设计特异引物从水稻cDNA中扩增得到生长素输出蛋白基因(OsPIN1a)。测序结果表明,OsPIN1a基因序列中GC含量达65.49%。构建该基因的GFP融合表达载体pCAMBIA-1301-OsPIN1a::GFP,对洋葱表皮细胞的瞬时表达分析表明,融合蛋白主要分布在细胞膜和细胞核内。以农杆菌介导法转化水稻中花11,PCR和GUS染色检测结果表明,目的基因片段已经整合到水稻基因组内;在单侧光照射下,转基因水稻种子根的负向光弯曲角度比野生型大约14.0%,转基因植株中OsPIN1a的表达水平也显著高于野生型植株,说明OsPIN1a可能在水稻根的负向光性反应中起重要作用。

水稻根的负向光性(简报)

萌发的水稻种子 ,用金属丝固定后 ,排放在透光盛水容器的水面 ,从单侧方向给种子照光 ,稻种长出的种子根和次生根均向背光一侧倾斜生长 ,负向光倾斜角度一般在 2 5°～ 40°之间 ,少数可接近 45°。感受光的部位和发生倾斜生长的部位均在根尖。根的倾斜生长角度受连续强光促进 ,而根的生长量则受强光抑制。

IAA、GA_3和ABA对稻根负向光性和生长的影响

为探明稻根负向光性与内源植物激素含量的关系,以及外源激素对水稻根系生长的影响,以扬稻6号(籼稻)、日本晴(粳稻)和中花11(粳稻)的OsPIN1a超表达转基因水稻为材料,观察了根负向光性生长的过程,分析了负向光弯曲部位内源生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)的含量,以及外源激素对水稻根系形态和解剖结构的影响。结果表明,扬稻6号和日本晴的根都具有负向光性,扬稻6号侧根和不定根的负向光性大于日本晴;2种材料中,IAA、GA3和ABA在发生负向光弯曲过程中的含量变化基本一致。光照引起3种激素的含量下降;向光侧的含量低于背光侧。单侧光照和外施IAA共同促进了籼稻根毛的大量发生;与普通水稻相比,OsPIN1a超表达稻株的根负向光性角度增大。外源GA3和ABA处理与稻根负向光性间无直接关系;外源ABA处理显著抑制了根的生长,单株根系总吸收表面积与根数均减少。10μmol L–1 ABA处理的水稻根尖生长异常,分生区和根冠发育不良,细胞伸长受抑,成熟区细胞变形使根局部膨胀,并改变了中央维管组织的发育。

钙信号试剂对水稻种子根负向光性生长的影响

为了探讨水稻根负向光性形成与钙信号传导的关系,以水稻种子根为材料,用不同浓度的钙信号试剂[氯化钙、钙通道有机阻断剂异搏定、钙通道无机阻断剂氯化镧、钙调素抑制剂氯丙嗪(CPZ)以及生长素极性运输抑制剂NPA]处理水稻种子根,以1/10Hoagland培养液为对照,并用100～200μmol/(m2.s)单侧光照射24h。实验结果表明,适量的CaCl2使水稻种子根负向光性增强并使其生长加快,负向光性增强是由于外源Ca2+进一步促进生长素从向光侧向背光侧运输引起的,与生长速率加快无关;同时,随着钙通道有机阻断剂、无机阻断剂、钙调素抑制剂以及生长素极性运输抑制剂浓度的上升,水稻根的负向光性及生长均受显著抑制,当异搏定的浓度大于100μmol/L,LaCl3的浓度大于12.5μmol/L,负向光性消失,种子根的生长也受到严重的影响;而60μmol/L钙调素抑制剂氯丙嗪、6μmol/L生长素极性运输抑制剂NPA也使得根负向光性消失,根的生长几乎停止;向LaCl3溶液、异搏定溶液以及NPA溶液中添加100μmol/L CaCl2可使负向光性及生长速率得到不同程度的恢复,表明钙离子作为第二信使系统,与生长素相互作用,参与光信号调控水稻根生长和负向光性形成。

水培球根花卉根的负向光性与根系造型

在已有水培风信子根系负向光性生长研究的基础上,与在光照条件下生长的郁金香、水仙根系进行比较的结果表明:3种球根的根系均表现负向光性生长,水仙根系对光照反应最敏感,3d可以表现明显负向光性;光强越大,根系的负向性反应越明显;蓝光对球根的负向光性诱导最明显,红光则无效;在同样的光强和光质条件下,水仙表现负向光性的倾角最大,风信子次之,郁金香最小。

几种抑制剂对水稻种子根负向光性的影响

以籼稻品种湘中籼2号种子为材料,研究了生长素极性运输抑制剂N-1-萘基邻氨甲酰苯甲酸(N-1-Naphthylphthalamic acid,NPA)和钙离子通道抑制剂(GdCl3)对水稻种子根负向光性的影响。结果表明,随着NPA和GdCl3浓度的增大和处理时间的延长,根的负向光性逐渐受到抑制,外施一定浓度的CaCl2可以部分恢复水稻种子根的负向光性;根尖的生长素含量与黑暗的相比没有差异,推测水稻种子根负向光性的形成是生长素的极性运输造成的,而钙离子作为生长素下游的第二信使,可能参与调控水稻种子根负向光性的形成。

光受体和OsPIN1基因家族表达对水稻根负向光性的影响

为了探讨根尖光受体及生长素极性运输在水稻根负向光性中的作用,以超表达OsPIN1b转基因和野生型水稻(‘中花11’)种子根尖为材料,在根尖受单侧光照不同时间后,提取根尖RNA,反转录合成cDNA,通过半定量PCR检测3种光受体和OsPIN1基因家族4个基因表达差异,用激光共聚焦电子显微镜观察根尖融合表达蛋白OsPIN1b-GFP的定位,测量根负向光性弯曲程度。结果发现:用单侧光照射后,转基因与野生型水稻根尖光受体基因表达量均明显提高,OsPIN1基因家族4个基因表达量也得到提高,但转基因水稻的这几个基因的表达量较野生型高,在转基因水稻根尖发现细胞向光侧的OsPIN1b-GFP荧光强度明显弱于背光侧,水稻根负向光性角度也显著大于野生型。结果说明,水稻根尖受到单侧光照射后,提高了光受体和IAA极性输出载体基因的表达量,促进IAA极性运输,诱导根尖负向光性形成,由于转基因水稻的相关基因表达量高于野生型,所以根尖的负向光性弯曲角度明显大于野生型。

Ca信号在吊兰根负向光性中的作用

[目的]研究Ca2+对吊兰根系负向光性的影响。[方法]在恒温条件下,对不同浓度CaCl2溶液中受单侧光照射后吊兰根的生长情况进行了研究。[结果]水培液中的Ca2+对吊兰根的生长和向性反应有显著影响;低浓度Ca2+促进根的生长,高浓度Ca2+抑制根的生长。其中,当Ca2+浓度为0.4 mmol/L时,吊兰根的生长和弯曲最为显著。[结论]吊兰根的负向光性受内源与外源Ca2+的综合影响。

水稻OsPIN1d基因克隆与转化及其在水稻根负向光性中的作用

生长素极性运输输出载体OsPIN1基因家族可能参与调控水稻根负向光性,其中OsPIN1a和OsPIN1b参与水稻根负向光性已得到证实。为了研究OsPIN1d基因与水稻根负向光性形成的关系,依据GenBank数据库中OsPIN1d(Accession number:BR000830)的核苷酸序列,设计特异性引物,通过RT-PCR从水稻根尖的cDNA中扩增出完整的OsPIN1d基因全长。生物信息学分析表明,OsPIN1d的序列全长为1 497bp,编码554个氨基酸,GC含量为64.08%;氨基酸序列多重比对及系统发育树构建表明,OsPIN1d与水稻OsPIN1b、玉米OsPIN4以及拟南芥AtPIN2、OsPIN1c、OsPIN1a和AtPIN1等基因的遗传距离较近。通过构建融合超表达载体pCAMBIA-1301-OsPIN1d∷GFP,转化并获得其转基因水稻,经RT-PCR检测和GUS染色结果显示,外源片段已成功整合到水稻基因组内,并在根部高效表达;受单侧光照射后,转基因水稻种子的根负向光性明显大于野生型,且向光侧OsPIN1d-GFP荧光密度明显弱于背光侧。研究表明,OsPIN1d参与了水稻根负向光性的IAA和NAA的运输,从而促进了根负向光性的形成。

生长素对吊兰根负向光性的影响

为了研究生长素对吊兰[Chlorophytum comosum(Thunb.)Baker]根系负向光性的影响,试验对处于不同浓度吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)溶液中受单侧光照射的吊兰根生长情况进行了研究。通过观察恒温条件下吊兰根的生长速率及负倾斜度,发现水培液中的IAA对吊兰根的生长和向光性反应有显著影响。低浓度的IAA促进根的生长,高浓度的IAA抑制根的生长;当IAA浓度为0.001 mg/L时,吊兰根的生长和弯曲最显著;当IAA的浓度达到10.000 mg/L时,吊兰根的生长和负向光性反应消失。由此证实根的负向光性受到内源与外源IAA的综合影响。

细胞分裂素对吊兰根生长和负向光性的影响

为了研究细胞分裂素对吊兰根生长和负向光性的影响,采用水培法将吊兰培养在透明玻璃缸内,并向水培液中添加6-BA和对水培吊兰根系进行单侧照光的方法,研究结果表明:(1)6-BA对吊兰不定根和侧根的生长以及负向光性都有抑制作用,抑制程度随着浓度的增加而加剧;(2)10mg·L^(-1)6-BA处理7d后和100mg·L^(-1)6-BA 5天后不定根停止生长;(3)10-100 mg·L^(-1)6-BA处理的吊兰侧根均不能伸长,只能够在不定根表明形成凸起的结构,但凸起的数量随着6-BA浓度的增加而增加;(4)吊兰根系在无6-BA处理时在单侧光下弯曲度可达到接近90°,100 mg·L^(-1)6-BA可使其弯曲度下降至15°左右。探讨了6-BA抑制吊兰根生长和负向光性的可能机理。

EDTA对吊兰根生长和负向光性的影响

研究了在水培液中添加乙二胺四乙酸(Ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)后对吊兰[Chloro-phytum comosum(Thunb.)Baker]的根生长和负向光性的影响,结果发现,EDTA抑制吊兰根的生长和负向光性弯曲度,抑制程度随着EDTA浓度的增加而加剧,当EDTA浓度达到1.0 mg/L时,吊兰根尖出现坏死;吊兰根尖坏死的过程为先从根尖生长点开始出现红色斑点,然后逐渐向伸长区和成熟区扩散,颜色也逐渐转变为褐色至黑色;EDTA还影响吊兰根毛的形成,不添加EDTA时,吊兰根在水培液中形成的根毛少,EDTA浓度在0.1～0.5 mg/L之间时,随着EDTA浓度的增加,根毛数量不断增加,浓度大于0.5mg/L后又不断减少,当浓度达到1.0 mg/L时,根毛消失。

水稻根的负向光性及其影响因素

用水培法观察水稻根的生长,发现:(i)水稻的种子根和不定根,以及由这些根上长出的分枝根部有负向光倾斜生长的习性.稻根的负向光倾斜度一般在25°～60°之间,通常高节位不定根的良向光倾斜度大于低节位不定根的,更大于种子根的.(ii)稻根的负向光倾斜生长是由于根尖受光侧细胞的生长量大于背光侧细胞的生长量所致.(iii)感受光的部位是根冠.对根冠遮光而给根其他部分照光时根的生长不表现出负向光性;剥除根冠而保留根尖分生区和伸长区时根会失去负向光性;剥除根冠而保留根冠原始细胞时稻根在新根冠长出时会恢复背光生长的习性.(iv)稻根的生长量和负向光倾斜度受光强影响,在0～100μmol/(m2·s)的范围内,根的生长量随光强的提高而减少,根负向光性角度随光强的提高而增大.(v)在10℃～40℃的温度处理中,30℃时稻根生长量和负向光性角度最大.(vi)蓝紫光能显著诱导稻根的负向光性反应,而红光则无效.(vii)水培液中的生长素浓度对稻根的生长和向性反应有显著影响.在0～100mg/L浓度范围中,随着生长素浓度的提高对根的伸长生长、负向光性和向重性反应的抑制程度加剧,当生长素浓度≥10 mg/L时稻根的负向光性反应消失.

植物根负向光性反应

本文介绍植物根的负向光性反应研究现状和进展。

吊兰根负向光性表现与机理研究

以吊兰气生根经水培后长出的不定根和侧根为试材,研究其在单侧光照射下的负向光性表现及其机理与调控。结果表明:(1)所有吊兰不定根和侧根均具有负向光生长的特性,最大弯曲角度可达88.5°。(2)负向光性发生受蓝紫光诱导而红光无效,接受光刺激的部位为根冠,在一定光强范围内,根弯曲角度随着光强的增加而增大。(3)外源Ca Cl2促进吊兰根负向光性弯曲,而外源La Cl3(钙通道阻断剂)抑制负向光性形成,Ca Cl2可缓解La Cl3的抑制效应。(4)单侧光诱导吊兰根向光侧IAA向背光侧横向运输,而外源Ca2+促进这种单侧光诱导的生长素横向运输,外源La Cl3则抑制这种效应。推测吊兰根负向光性的形成过程大致为根冠细胞受到单侧光刺激后导致IAA从向光侧向背光侧运输,抑制背光侧细胞的生长,从而使两侧细胞生长不均等,而Ca2+作为第二信使介导了这一过程的发生。

植物根负向光性研究回顾与展望

植物根的向光性,尤其是负向光性具重要研究意义,其不仅涉及到诸多研究领域和知识,而且具重要生态学意义和应用价值。本文回顾了植物根向光性研究的历史,综述了近年来对植物根负向光性机理的研究;介绍了PKS1在根负向光性与向重性中的可能作用模型。在此基础上,对植物根负向光性研究中亟待解决的问题和未来的研究方向进行了总结和展望。

生长素发现史中的思维方法及研究手段在水稻根的负向光性实验中的应用

本文简要介绍了水稻根的负向光性的实验装置、实验现象与原因；分析了生长素发现史中研究单侧光的作用部位、胚芽鞘向光性的实验设计和解释向光性原因的推理过程在水稻根的负向光性实验中的迁移与应用。