在植物多样化生长发育过程中，光作为环境因子起着重要的调节作用。我们分析了烟草幼苗的侧根在红白蓝三种不同光质下的生长情况。与蓝光和对照组白光进行对比，在红光下的一级（1°）侧根数量和二级（2°）侧根密度增加了。与其他光质进行对比，红光处理的植株根系中更高的IAA浓度以及叶片中更低的浓度证实红光有促进生长素从叶片到根系的运输的效果。综上所述，我们的发现说明三种光质通过改变生长素极性运输调控烟苗侧根发育。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法2
1.1栽培条件 2
1.2外源激素处理 2
1.3根系结构测量2
1.4吲哚乙酸IAA含量测量3
1.5 GUS组织表达分析3
1.6 [3H]IAA转运实验3
1.7 qRTPCR基因表达量分析3
1.8 数据分析3
2 结果与分析 3
2.1烟苗长势及根系形态3
2.2侧根形成的动态变化4
2.3内源IAA浓度及其在根茎联结部分和根系中的分布5
2.4 NAA和NPA对侧根形成的影响6
2.5 [3H]IAA转运实验6
2.6 PIN基因在根茎联结部分和根系中的表达量7
3 讨论 7
致谢8
参考文献8
光质通过调控生长素运输来影响烟苗侧根发育
资环132 李优
引言
引言 植物有多种多样的适应机制来应对环境变化。根部发育的可塑性便是陆生植物重要的适应性特点之一。成长中的根系不断分支并产生侧根。侧根由根系维管束的最外层中柱鞘生长细胞形成。[1]生长素在侧根基础细胞分化的阶段以及在之后的侧根发育阶段中都起着决定性作用。[2]生长素的不均匀分布性质是侧根形成所必需的。
各类内外源环境因子都是依靠对极性运输进行调控来改变生长素的分布，从而控制侧根形成。生长素主要在地上部例如茎尖及嫩叶中合成。[3]随后凭借生长素内流载体例如AUX1/LAX家族的蛋白和外流载体包括PIN和 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
ABCB/PGP家族蛋白的相互作用完成再分布过程。[4]在这些生长素转运载体之中，PIN输出载体蛋白在质膜上呈极性分布，这种极性决定了生长素运输的方向。[5]
光是能够调控植株多种发育过程的环境信号。光经常通过影响多种激素通路来调控植物生长中的变化。越来越可以确信光环境靠调控生长素合成和降解来改变生长素的内稳态，此外还能调节生长素的分布以协调植物对光环境变化的反应。[6]
植物能够适应周围光环境的变化，包括光周期、光照强度、光质的改变。在光谱中，红蓝光区域不仅是植物光合利用率最高的区域，而且还能显著影响植株的形态建成，比如影响侧根和不定根生长。[7]在模式植物拟南芥中，三种感知光信号的光受体已被发现：光敏色素、向光蛋白、隐花色素。[8]根系中的光受体能够调控根系生长，另外，在接收光信号后，地上部的光受体通过远距离的信号传递也能调控根系发育。[9]除此之外，在拟南芥的光受体突变体之中，侧根成型的改变与生长素从地上部向根系运输的变化相关， PIN基因在转录水平上的表达差异是形成这种改变的原因。因此，生长素极性运输似乎参与了光质对拟南芥根系生长的调控。然而，在不同的植物物种和实验条件下，有关光质对根系发育的文献是互相矛盾的。例如，红光比蓝光更能促进樱桃外植体不定根伸长，但是对不定根形成并不有利。[10]然而，红光诱导下的菜豆外植体的不定根数量是蓝光下的两倍。[11] 因此，光质调节根系生长的机制仍然知之甚少。
烟草 (Nicotiana tabacum L.)是国内首屈一指的经济作物之一。烟草侧根组成其根系系统的大部分，异于其他双子叶植物，缺乏明显的主根。在南方春季持续不见曦日的天气下，人工光源经常被使用，来为工业规模的烟苗生产提供光照时间的补充。不同光质在影响烟草幼苗生长发育上差异显著，但对烟苗根系尤其是侧根发育的影响及其作用机理还不明了。本次实验中，我们监测了红、蓝、白三种光质处理下烟苗侧根发育的变化情况。我们使用HPLC（高效液相色谱）测定出烟苗叶片和根系中生长素浓度，使用DR5::GUS转基因烟草对烟苗中生长素在不同光质处理下的分布情况进行了研究；对NPA对红光处理下烟苗烟苗根系及NAA对蓝光处理下烟苗根系发育的作用效果进行了研究；此外，还采用荧光定量PCR对PIN家族基因mRNA表达水平进行了分析。通过实验，我们认为光质对烟苗侧根发育的调控至少部分是通过改变生长素在植株体内的分布来完成的。
1 材料与方法
1．1 栽培条件
我们选用烟草栽培种K326实验，种子在草炭和蛭石以1:1（V:V）混匀的育苗基质中发芽生长，温室内自然光照下白天温度为28°C，夜间为22°C。我们在幼苗破土而出后25天，挑选长势相仿的烟苗转移到装有1/4 霍格兰营养液的塑料箱中。[12]每个箱子体积为14L，十孔，每孔一苗，箱体需要完全蔽光，四周及底部用锡箔纸包裹。营养液pH调至6.0并每天更换一次。烟苗移栽到营养液中后转移至3个顶部分别安装有白、蓝（最大448nm）、红（最大660nm）色LED灯的蔽光棚内（中国青岛卡尔光电有限公司生产）。蔽光棚在实验前严格进行了蔽光检查。各处理都设置16小时白天和8小时夜晚的光周期，通过调整灯的高度保证各处理烟苗光照时间内所受光照强度保持在108 Wm2。每项处理12个重复，通过完全随机设计避免边缘效应。在实验第12天收获烟苗，将采集的样品置于40°C的冰箱保存。
1．2 外源激素处理
蓝光下的营养液加入外源生长素NAA（α萘乙酸、溶于1M的NaOH），设置0、5、10、20、40nM的浓度梯度，红光下的营养液添加抑制剂NPA（溶解于DMSO）。[13]我们在含NAA或NPA溶液的营养液中培育25天年龄的烟苗12天。
1．3 根系结构测量
虽然烟草是双子叶植物，但是其主根并不发达。在水培处理的第12天，我们观察到烟苗一级（1°）侧根和二级（2°）侧根有明显成长，而主根无明显变化。因此我们选择测量侧根对各光质的反应。我们用尺子测量出一级侧根的长度，通过根系分析系统(Regent Instruments, Montreal, QC, Canada)测出二级侧根的长度，并对侧根数目进行计数。二级根系长度=（根系总长一级侧根总长）/二级侧根数目。二级侧根密度=二级侧根数目/一级侧根长度。

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