低剂量镧对植物暗形态建成的影响

稀土元素(Rare earth elements,REEs)因其低剂量能够促进植物种子萌发、营养生长、生殖生长和产量形成而被应用于农业。暗形态建成作为种子萌发后所经历的第一个发育阶段,是保证植物出土后正常生长的必要条件。然而,REEs对暗形态建成的影响鲜见报道。本文分别以农业常用镧(La(Ⅲ))和模式植物拟南芥为REEs和植物代表,通过测定La(Ⅲ)处理后野生型拟南芥(Col-0)暗形态指标,得出低剂量(15,30,45和55μmol·L-1)La(Ⅲ)影响Col-0暗形态建成,表现为下胚轴长度缩短、顶端弯钩弯曲角度增大和原叶绿素酸酯含量降低,且La(Ⅲ)浓度越高,下胚轴长度越短,顶端弯钩弯曲角度增幅先增后降,原叶绿素酸酯含量降幅增加至平稳。实时荧光定量PCR和蛋白印记结果显示,15,30,45和55μmol·L^(-1)La(Ⅲ)处理增加暗下生长Col-0光敏色素相互作用因子3(PIF3)转录水平和蛋白水平。La(Ⅲ)作用于PIF3突变体后,其下胚轴长度、原叶绿素酸酯含量均高于同浓度La(Ⅲ)处理的Col-0相应含量,顶端弯钩弯曲角度低于同浓度La(Ⅲ)处理的Col-0的弯曲角度。通过对比Col-0和PIF3突变体的暗形态指标,得出La(Ⅲ)通过增强拟南芥PIF3转录水平和PIF3蛋白水平而影响其暗形态建成。