專利名稱：不同的ABA、GA和H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>配方在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不同植物激素ABA、 GA和H202配比在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
植物激素是高等植物感受外部環(huán)境變化，調(diào)節(jié)自身生長狀態(tài)來抵御不良環(huán)境、維持生存必不可少的信號分子。經(jīng)典植物生理學(xué)認(rèn)為脫落酸(abscisic acid，ABA)是一種抑制生長的植物激素，能促使葉子脫落、使芽進(jìn)入休眠狀態(tài)、促使馬鈴薯形成塊莖等，對細(xì)胞的伸長也有抑制作用，同時ABA也是一種植物脅迫激素；赤霉素(Gibberellin， GA)是一種促進(jìn)生長的植物激素，多存在于植物體莖端、嫩葉、根尖和果實種子等生長旺盛部分，它能夠促進(jìn)營養(yǎng)生長，加速細(xì)胞伸長，防止器官脫落和打破休眠等。施用外源植物激素來控制植物的生長發(fā)育，可以更有效地為人們的生產(chǎn)實踐服務(wù)。 最近的研究認(rèn)為ABA通過調(diào)節(jié)活性氧(reactive oxygen species, R0S)(特別是H202)代謝而介導(dǎo)各種生理反應(yīng)，ROS也是GA信號通路中重要的因子。高等植物細(xì)胞壁過氧化物酶(peroxidase, POD)是促進(jìn)H202產(chǎn)生和積累的主要氧化酶，過氧化氫酶(catalase，CAT)專一清除11202，兩種酶共同控制細(xì)胞中11202濃度。在正常生長條件下，植物體內(nèi)的活性氧能夠維持在一定水平，在脅迫條件下植物細(xì)胞內(nèi)會產(chǎn)生和積累大量的ROS，過氧化氫酶活性也會發(fā)生相應(yīng)的變化。 我們通過對不同ABA、GA和H202配比在水稻幼根生長發(fā)育中作用的分析，確立了兩者對植物根系生長發(fā)育的調(diào)節(jié)機制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)和生產(chǎn)實踐基礎(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了不同ABA、 GA和H202配比在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應(yīng)用方案。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用了不同ABA、GA和H202配比在調(diào)節(jié)植物種子萌發(fā)中的應(yīng)用。 所述的ABA在低濃度時，促進(jìn)水稻根伸長生長，高濃度時則抑制水稻根伸長生長；GA不論低濃度和高濃度都促進(jìn)水稻根伸長生長；GA和ABA共同處理時，根長隨著兩種激素濃度配比變化而不同。 所述的ABA在低于0. 5 M的ABA促進(jìn)水稻根伸長生長，超過此濃度的ABA抑制根伸長生長；H202與ABA作用效果相似，低于0. 5mM濃度促進(jìn)水稻根伸長、高于此濃度抑制根水稻根伸長；在0-100 ii M濃度范圍內(nèi)，GA促進(jìn)水稻根伸長。0. 5 y M ABA禾P 0. 5 y M GA可促進(jìn)水稻根伸長，但10 y MGA與10 ii M ABA抑制水稻根伸長。
所述的ABA和GA均能夠調(diào)節(jié)水稻根部產(chǎn)生和積累ROS。 所述的ABA通過上調(diào)POD和抑制CAT活性來提高水稻根中ROS含量和抑制幼根生長。所述的GA通過下調(diào)POD和上調(diào)CAT活性來控制水稻根中ROS含量和促進(jìn)幼根生長。 將ABA、 GA、 H202按照特定的濃度比噴施，可以達(dá)到人為調(diào)節(jié)植物種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育的目的。 本發(fā)明通過對不同濃度的ABA、 GA、 H202在水稻幼根生長發(fā)育中作用的分析，確立了三者對植物根系生長發(fā)育的調(diào)節(jié)機制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)和生產(chǎn)實踐基礎(chǔ)。
圖1為ABA、 GA、 H202單獨處理及其交叉處理下水稻根長 圖2為ABA和GA影響水稻根中ROS積累情況 圖3為ABA和GA影響水稻根中POD和CAT的活性變化情況
具體實施方式
實施例一 各種處理下水稻根長和根芽比分析 如圖1所示，選取大小一致、籽粒飽滿的種子，經(jīng)0. 1% HgCl2消毒，3(TC催芽。生長7天，量取各種處理下水稻的根長。 發(fā)現(xiàn)低于0. 5 M的ABA促進(jìn)水稻根伸長生長，超過此濃度的ABA抑制根伸長生長(圖1A、E、F) ;H202與ABA作用效果相似，低于0. 5mM濃度促進(jìn)水稻根伸長生長、高于此濃度抑制根水稻根伸長生長(圖1. C、G、H); ABA不僅抑制水稻根的伸長，同時也抑制水稻芽的生長，0-10iiM濃度范圍內(nèi)隨著ABA濃度增大，對水稻根和芽的抑制作用逐漸增強(圖1E、F) ;11202抑制水稻根的伸長，但并不抑制水稻芽的生長(圖1.G、H)。 在0-100 ii M濃度范圍內(nèi)，GA促進(jìn)水稻根伸長生長(圖1. B);
水稻根長隨著兩種激素濃度配比變化而不同(圖1. D) ， 0-0. 5 ii M范圍內(nèi)，隨著濃度增大，ABA的抑制作用逐漸減弱，而GA的促進(jìn)作用逐漸增強，在0.5yM濃度下，ABA的抑制作用達(dá)到最弱，GA的促進(jìn)作用達(dá)到最大；在0. 5-10 i！ M范圍內(nèi)，隨著濃度增大，ABA的抑制作用逐漸增強，而GA的促進(jìn)作用逐漸減弱，在10i!M濃度下，水稻種子幾乎不能萌發(fā)。(TO :0 ii M GA+0 ii M ABA ;T1 :0. 1 ii MGA+O. 5 ii M ABA ;T2 :0. 1 ii M GA+10 ii M ABA ;T3 :10 ii MGA+O. 5 ii M ABA ;T4 :10 ii M GA+10 ii M ABA)
實施例二 各種處理下水稻根中ROS積累情況 DAB組織染色發(fā)現(xiàn)(圖2):與對照相比，10yM ABA處理下，水稻根尖部位染色為深棕色，隨著ABA濃度的增加，染色逐漸加深，表明有大量ROS產(chǎn)生和積累；ABA通過誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生和積累來抑制水稻根和芽的生長。 10 ii M GA處理下，根尖部位DAB染色為暗黃色，比ABA處理染色淺，表明GA處理僅有少量ROS產(chǎn)生和積累；10 ii M ABA+GA共同處理，根部DAB染色為深棕色，與單獨10 y MABA處理結(jié)果一致，表明此種處理下水稻根部依然有大量ROS產(chǎn)生和積累。GA通過誘導(dǎo)產(chǎn)生較少的ROS促進(jìn)水稻根的生長，在10 M ABA+GA條件下，ABA的抑制作用逐漸增強，GA的促進(jìn)作用被削弱，水稻根中產(chǎn)生和積累大量ROS，水稻種子幾乎不能萌發(fā)。
實施例三 不同ABA、 GA和H202配比條件下水稻根中POD和CAT活性變化 生長14天的水稻幼苗用各種試劑處理8小時后，提取總蛋白，分別在470nm和
240nm下測其各自的吸光度，整理作圖。 圖3所示，10 ii M ABA處理，水稻幼根POD活性高出對照13. 4% ;10 y MGA處理的POD活性比對照低19.0%，10iiM ABA+GA處理，其P0D活性高出對照8. 37%。表明，ABA和GA通過改變POD活性而調(diào)節(jié)水稻幼根H202產(chǎn)生和積累。同時，10 ii M ABA處理使CAT活性下降14. 8%，而lOiiM GA處理使水稻幼根CAT酶活性上升5. 16%，10iiM ABA+10 y M GA交叉處理使CAT酶活性下降16. 3% 。表明ABA下調(diào)CAT活性，促進(jìn)H202產(chǎn)生和積累，從而抑制了水稻根的伸長；GA上調(diào)CAT活性，抑制H202產(chǎn)生和積累，從而促進(jìn)了水稻根的伸長。
權(quán)利要求
不同濃度的ABA、GA和H2O2配比在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應(yīng)用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同濃度的ABA、GA和H202配比在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應(yīng)用，其特征在于低濃度ABA或H202促進(jìn)植物根伸長，高濃度ABA或H202則抑制水稻根伸長；GA促進(jìn)水稻根伸長；不同濃度ABA、 GA和H202配比對植物根伸長和根芽比例的影響不同。
3. 根據(jù)權(quán)利1和2所述，不同濃度的ABA和GA配比在調(diào)節(jié)植物幼根伸長中的應(yīng)用，其特征在于植物根長隨著兩種激素濃度配比而變化。GA在0-100 i!M濃度范圍內(nèi)，促進(jìn)水稻根伸長生長；ABA在0-0. 5 ii M范圍內(nèi)，促進(jìn)根伸長；ABA在0. 5_10 y M范圍內(nèi)，濃度增大，抑制作用增強；0. 1 y M GA+0. 5 y MABA處理下，植物幼根最長；這些處理下，幼苗莖芽長度基本不受影響。
4. 根據(jù)權(quán)利1和2所述，不同濃度的11202在調(diào)節(jié)植物根芽伸長比例中的應(yīng)用，其特征在于植物根芽比隨著H202濃度而變化。0-lmM濃度的H202促進(jìn)根生長；高于ImM的H202，隨著濃度增加，抑制根伸長作用增強；高于150mMH202處理，幼苗莖芽基本正常生長，但無根。
全文摘要
植物激素是高等植物感受外部環(huán)境變化，調(diào)節(jié)自身生長狀態(tài)來抵御不良環(huán)境、維持生存必不可少的信號分子。經(jīng)典植物生理學(xué)認(rèn)為脫落酸(abscisicacid，ABA)是一種抑制生長的植物激素，赤霉素(Gibberellin，GA)是一種促進(jìn)生長的植物激素。最近的研究認(rèn)為ABA通過調(diào)節(jié)活性氧(reactiveoxygen species，ROS)(特別是H2O2)代謝而介導(dǎo)各種生理反應(yīng)，ROS也是GA信號通路中重要的因子。我們研究發(fā)現(xiàn)，低濃度ABA或H2O2促進(jìn)水稻根伸長，高濃度ABA或H2O2抑制水稻根伸長；根芽比隨著GA和ABA濃度配比而不同；ABA通過上調(diào)POD和抑制CAT活性來調(diào)節(jié)水稻根中ROS含量和根伸長；GA與ABA相反。這些研究闡明了ABA和GA通過調(diào)節(jié)ROS代謝而調(diào)節(jié)植物根系生長發(fā)育的機制，為使作物農(nóng)藝性狀表達(dá)按人們所需求的方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號A01N59/00GK101785475SQ20091022759
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者張幸福, 江靜, 韓栓 申請人:河南大學(xué)