不同浓度镉对烟草幼苗生长发育及生长素相关基因表达的影响

为了探究镉胁迫对烟草生长发育的影响及其调控机制,以DR5∷GUS云烟87转基因纯合株系作为供试材料,采用营养液水培法,设置0、5、10、20、40μmol·L^-1共5种镉浓度,研究不同浓度镉处理下烟草幼苗生物量、叶绿素含量、抗氧化能力、镉含量、生长素分布及水平变化,并检测生长素合成(NtYUCCA4、NtYUCCA6、NtYUCCA8、NtYUCCA9)和生长素极性运输(NtPIN1a、NtPIN1c、NtPIN4、NtPIN9)相关基因的表达差异。结果显示,随着供镉水平的提高,烟苗中镉含量显著增加,镉胁迫对烟草幼苗的毒害作用逐渐加大。与对照相比,在40μmol·L^-1的镉胁迫下,烟苗的生物量显著下降73.1%,叶绿素含量显著降低75.5%,地上部和地下部生长素含量分别显著下降59.6%和84.5%,生长素相关基因NtYUCCA4、NtYUCCA6、NtYUCCA8、NtYUCCA9和NtPIN1a、NtPIN1c、NtPIN4、NtPIN9相对表达量均显著降低,丙二醛(MDA)含量显著升高。镉胁迫下,参与合成生长素的NtYUCCA基因家族与生长素极性运输蛋白基因NtPINs家族的表达水平下降,可能是烟苗生长受到抑制的重要原因。

低温胁迫及恢复生长后烟苗叶形指数及生长素的响应

为研究低温胁迫及恢复生长后烟苗叶形及生长素含量的动态变化规律,采用盆栽试验研究4℃低温胁迫下及低温后恢复常温生长的烟苗地上部生物量、叶面积、叶形指数、不同部位叶片生长素含量以及生长素外流蛋白家族基因NtPINs表达的变化情况。结果表明,低温胁迫下烟苗地上部生物量较同期对照组极显著减小,恢复常温后虽能继续生长但生物量仍低于同期对照组;低温后恢复生长烟苗的叶形指数极显著高于同期对照组;低温胁迫24 h时,烟苗茎尖新生叶IAA含量较对照组极显著升高,但自下而上第4张叶片的IAA含量较对照组极显著降低,恢复生长8 d时不同部位叶片IAA含量均大幅升高;qRT-PCR结果显示,低温胁迫24 h时,烟苗茎尖新生叶NtPIN1、NtPIN1b、NtPIN3、NtPIN3b、NtPIN4和NtPIN9表达水平均较同期对照极显著下调;低温下施加外源生长素α-萘乙酸(NAA)、生长素极性运输抑制剂1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA),常温下施加NPA可明显影响烟苗的叶形指数。因此,低温胁迫导致烟苗地上部生长素从茎尖新生叶向茎基部极性运输的减少是烟苗叶片形态响应低温胁迫的生理机制之一。

不同浓度硒对烟草根系形态、生长素含量及相关基因表达的影响

为明确施用不同质量浓度硒对烟草根系形态、生长素含量及生长素相关基因表达量的影响,在人工培养箱中(光强300μmol·m^-2·s^-1,28℃/16h昼,24℃/8h夜)以DR5::GUS云烟87转基因烟草(纯合株系)为供试材料进行烟苗培育,并测定了不同浓度硒处理(培养基硒浓度0、1、5、10和20mg/L)的烟草根系生物量、根长、侧根数、MDA含量(质量分数)、生长素含量(质量分数)、生长素合成限速酶NtYUCCA编码基因以及生长素极性运输蛋白NtPINs基因家族表达量。结果表明:硒对烟草的生长发育具有双重效应。低浓度硒(1mg/L)处理条件下,生长素合成NtYUCCA基因家族与生长素极性运输蛋白NtPINs基因家族的表达水平提高,GUS活性增强,根系生长素含量增加,烟草生物量显著提高,根系构型发生改变(主根伸长,侧根数量多),MDA含量降低,抗氧化能力增强,进而促进了烟草的生长发育;高浓度硒(10mg/L)处理条件下,生长素含量降低,GUS活性减弱,烟草的生长发育受到抑制。