拟南芥赤霉素突变体ga4-1和gai-1营养生长时相转变研究

高等植物营养生长经历了幼龄期(juvenile stage)和成熟期(adult stage)两个阶段,由幼龄期向成熟期的转变称为营养生长时相转变(vegetative phase change),这个转变受到包括植物激素(含赤霉素)在内的植物自身遗传和营养、光照等外界环境因子的共同作用,但其调控机制仍不清楚。本研究以2种作用于不同途径的拟南芥赤霉素相关突变体ga4-1和gai-1为材料,观察和记录了其营养生长时相转变的过程。结果表明,ga4-1和gai-1的生长周期均比野生型的延长,从叶片远轴面表皮毛的出现、莲座叶总数和生长速率、叶片长宽比等营养生长形态特征和茎尖分生组织解剖结构特征分析,ga4-1和gai-1突变体延迟了拟南芥营养生长时相转变。突变体由于GA运输、传递受到影响,活性GA降低,原套产生多层细胞较晚,原体和髓分生组织的细胞发育延迟,SAM(茎端分生组织,shoot apical meristem)高度h1(原套、原体细胞和髓分生组织高度)以及主轴高度h2(SAM及其下的分化细胞的高度总和)增长延迟,使得突变体莲座叶生长速率落后于野生型,叶片总数增多,营养生长时相转变延迟。此外,营养生长期间,突变体茎尖分生组织的高度均低于野生型,说明GA活性缺失造成茎尖发育的延缓。ga4-1和gai-1分别是拟南芥GA合成途径和信号转导途径的突变体,它们的突变导致拟南芥营养生长时相转变发生改变,说明GA作为调控植物生长发育的一种主要植物激素,参与了植物营养生长时相转变的调控,通过调控GA在茎端的活性,影响原套、原体和髓分生组织的发育、叶片总数和叶片生长速率,延迟了营养生长时相转变的发生。