全 文 ：Ca信号在吊兰根负向光性中的作用
杨谷良 ,蔡三娟 ,陈 艳 ,陈娟＊　(黄冈师范学院生命科学与工程学院 ,湖北黄冈 438000)
摘要　[目的 ]研究Ca2+对吊兰根系负向光性的影响。 [方法]在恒温条件下 ,对不同浓度 CaCl2溶液中受单侧光照射后吊兰根的生长
情况进行了研究。 [结果]水培液中的Ca2+对吊兰根的生长和向性反应有显著影响;低浓度Ca2+促进根的生长 ,高浓度Ca2+抑制根的生
长。其中 ,当Ca2+浓度为 0.4mmol/L时 ,吊兰根的生长和弯曲最为显著。 [结论]吊兰根的负向光性受内源与外源Ca2+的综合影响。
关键词　吊兰;负向光性;Ca2+;信号转导
中图分类号　Q945.13;S123　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)05-02552-02
EffectsofCalciumSignalontheNegativePhototropismofChlorophytumcomosumvar.variegataRoot
YANGGu-liangetal　(ColegeofLifeScienceandEngineering, HuanggangNormalUniversity, Huanggang, Hubei438000)
Abstract　[ Objective] TheaimwastoexploretheeffectsofCa2+onthenegativephototropismofChlorophytumcomosumroot.[ Method] C.
comosumwerecultivatedindifferentconcentrationofCaCl2 solutionwithunilaterallightiluminated.[ Result] TheCa2+ innutrientsolution
showedsignificantefectonthegrowthandtropicreactionofC.comosum;lowconcentrationofCa2+promotedrootgrowth, whilehighconcen-
trationsofCa2+inhibitedtherootgrowth.WhentheconcentrationofCa2+was0.4mmol/L, thephenomenonofthenegativephototropismand
therootgrowthwerethemostobvious.[ Conclusion] Therootnegativephototropismcouldbeconcludedtothecomprehensiveefectoftheen-
dogenousandexogenousCa2+.
Keywords　Chlorophytumcomosum;Negativephototropism;Ca2+;Signaltransduction
基金项目　湖北省自然科学基金项目(2006ABA186);湖北省教育厅青年项
目(Q200727004);省教育厅自科中青年基金项目(Q200727003)。
作者简介　杨谷良(1974-),男 ,湖南宁乡人 ,讲师 ,博士 ,从事植物生
理与分子生物学研究 , E-mail:swygl@hgnu.edu.cn。 ＊通讯
作者 ,副教授 , 博士 , 从事植物生理学研究 , E-mail:swchj@
hgnu.edu.cn。
收稿日期　 2010-11-16
　　植物的向光性反应是植物受单侧光源照射时所引起的
定向生长运动 。自 Okada等 [ 1]于 1992年发现了拟南芥根的
负向光性后 ,又有不少学者 [ 2-3]发现水稻 、稗草 、千金子 、牛
筋草 、大狗尾草 、鳢肠和风信子等植物的根均具有负向光性
生长特性。Ca2+作为细胞内 、外信号重要的第 2信使 ,在调
节植物细胞信号方面起着关键作用 ,几乎能调控所有的生理
活动 [ 4] 。基于此 ,笔者探讨了 Ca2+对吊兰根负向光性的影
响 ,旨在为探明植物向光性反应机理提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　材料　以实验室培养的宽叶吊兰(Chlorophytumcomo-
sumvar.)为试材。取长势良好的吊兰 ,去掉根系后插入用
黑布遮光的玻璃缸中水溶液下 2 cm,使根系在暗中生长 。待
新根部长出 1 ～ 2cm后 ,选 20株根系生长发育良好的植株作
为供试材料。
1.2　方法
1.2.1　单侧光处理 。光源选用 40 W日光灯 ,仅对玻璃方缸
的一侧进行照光 ,移动光源与吊兰根之间的距离调节光强
度 ,使玻璃方缸中各吊兰根受光均匀。在光源与吊兰根之间
插入蓝色滤光片 ,波长范围为 400 ～ 480nm。
1.2.2　外源 Ca2+处理单侧光照射下的根。设计 5组处理 ,
每组 4株培养好的吊兰 ,均用蓝光单侧照射根部。在第 1至第
4组培养液中分别加入 0.2、0.4、0.6和 0.8mmol/L的 CaCl2溶
液进行处理;第 5组培养液中不加 CaCl2 ,作为对照组。
1.2.3　观察测量。在培养后的第 1、3、5、7、9天分别用数码
相机拍摄经不同处理后的吊兰根 ,并将图片按实际尺寸打印
出来;用直尺测量单位时间内根的生长量和生长速率;用量
角器测量根负向光性倾斜度(根的负向光性倾斜度是指根生
长方向与重力线的夹角)。
2　结果与分析
结果(图 1、2、3)表明 ,在不同浓度的 CaCl2溶液中 ,根均
有一定程度的弯曲 ,其中用浓度为 0.4 mmol/L的 CaCl2溶液
处理后 ,根的弯曲度最大。可见 ,外源 Ca2+能显著影响吊兰
根的负向光性。推测可能是因为外源 Ca2+浓度的增加会引
起胞质 Ca2+浓度的增加 ,而 Ca2+是细胞内重要的第 2信使 ,
是细胞质膜上光受体下游的信号组分 ,参与了根负向光性反
应中信号转导的过程。
图 1　单向光照射后的吊兰根
Fig.1　TheChlorophytumcomosumrootwithunilaterallightil-
luminated
图 2　不同浓度 Ca2+对吊兰根弯曲度的影响
Fig.2　TheChlorophytum comosumrootnegativeinclination
withdifferentconcentrationofCaCl2 solution
另外 ,随培养时间的延长 , 5组处理根的生长量和向光
弯曲度均有增加 ,且各浓度的变化规律基本一致。
责任编辑　乔利利　责任校对　况玲玲安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(5):2552-2553
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.05.142
图 3　不同浓度Ca2+对吊兰根生长的影响
Fig.3　TheChlorophytumcomosumrootgrowthratewithdiffer-
entconcentrationofCaCl2 solution
3　讨论
植物根部细胞含有一定的内源 Ca2+ ,在单向光的刺激
下 Ca2+调控生长素转运载体的分布 ,使生长素产生极性运
输 [ 5] ,从而使生长素浓度在向光侧和背光侧产生差异 ,由于
生长素对细胞生长的调控作用 ,使向光侧和背光侧的细胞发
生不均等生长 ,产生向光性或负向光性运动。当然 ,这其中
也不排除在光照条件下生长素和生长抑制物共同作用来调
控植物的向光性反应 [ 6] 。因此 ,该研究中在不含外源 Ca2+的
溶液中培养时 ,吊兰的根会发生负向光性生长 ,而适量补充
外源 Ca2+对生长素极性运输的促进作用更加明显 ,所以当
Ca2+浓度从 0增加到 0.4 mmol/L时 ,吊兰根的生长和弯曲
度均明显增加 。然而 ,随 Ca2+浓度的增加 ,细胞吸收过多
Ca2+后将与磷酸反应形成沉淀而干扰以磷酸为基础的代谢 ,
过多的 Ca2+反而成为一种细胞毒害剂 [ 5] 。于是 ,高浓度外源
Ca2+将抑制根的负向光性发生。因此 ,当培养液中 Ca2+浓度
大于 0.4 mmol/L时 ,吊兰根的负向光性现象反而被抑制。
另外 ,在极性生长的根系中有明显的 Ca2+梯度 [ 7] ,高浓度
Ca2+会在一定程度上破坏这种 Ca2+梯度 ,因此不利于生长素
的极性运输而使负向光性现象受到抑制 。
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(上接第 2551页)
注:A.感染 Lenti-virus的 BHK-21;B.转染 FG12空载的 BHK-21细胞;C.T7RNAP蛋白的Western-bloting检测;M.Marker;1.转染 FG12空载体,
2.转染FG12-17RNAP蛋白。
Note:A.GFPexpressioninBHK-21infectedwithLenti-virus;B.GFPexpressioninBHK-21transfectedwithFG12controlplasmid;C.AnalysisofT7
RNAPproteinexpressionwithWestern-bloting.
图 3　T7RNAP基因在 BHK-21细胞中稳定表达
Fig.3　ExpressionofT7RNAPgeneinBHK-21stablecelline
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