全 文 ：热带亚热带植物学报 2004，12(6)：506-510
Journa／of Tropical and Subtropical Botany
乙烯利、ACC、AOA和AgNO3对绿豆下胚轴插条
不定根形成的作用
王金祥 2，潘瑞炽 2
(1．华南农业大学资源与环境学院，广东广州510642；2．华南师范大学生命科学学院，广东广州510631)
摘要：以绿豆下胚轴插条为实验材料，研究了乙烯利、ACC、AOA和AgNO，对其不定根形成的影响。结果表明：乙烯利
和ACC能促进绿豆下胚轴插条的生根，最适浓度分别为50 u mol／L和 10 u mol／L；AOA和AgNO3明显抑制不定根形
成，随浓度增加，抑制作用增强。插条离体后24 h内对ACC的促进作用和AOA的抑制作用敏感。插条在0-6 h和 18—
24 h用ACC处理，在 0—2 h和22—24 h用 50 u mol／L乙烯利处理的生根效果好。乙烯在不定根形成的诱导期和起始晚
期起促进作用。
关键词：乙烯；不定根；绿豆
中图分类号：Q945．32 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2004)06—0506—05
Efects of Ethephon，ACC，AOA and AgNO3 on Adventitious Root
Formation in M ung Bean Hypocotyl Cuttings
WANG Jin．xiang ， PAN Rui—chi
(1．Colle of Res。urces and Environment,South China Agricultural University,Guangzhou 5l0642China；
2．Colege of L Science，South China Normal University,Guangzhou 510631，China)
Abstract：Efects of ethephon。1-aminocyclopropane一1．carboxylic acid(ACC)，aminioxyacetic acid(AOA)and
AgNO3 on adventitious rooting in mung bean hypocotyl cuttings were studied．Results indicated that ethephon and
ACC promoted adventitious root formation in mung bean hypocotyl cutings，the optimal concentrations being
50 la mol／L and 1 0 la mol／L respectively， whereas AOA and AgNO3 significantly inhibited adventitious rooting，
and the efect of which were dose—dependent． The promoting efect of ACC and the inh ibitory efect of AOA on
the cutings excised after 24 hours were sensitive．The rooting efects were best in treatment with 1 0 la mol／L ACC
for 0—6 hours and 1 8—24 hours． and in treatment with 50 la mol／L ethephon for 0—2 hours and 22—24 hours． It iS
concluded that the promoting efects of ethephon and ACC on adventitious rooting were at induction stage and late
initial stage．
Key words：Ethylene；Adventitious roots；Mung bean
1933年科学家们就发现乙烯能促进多种植物
不定根的形成 】。然而乙烯对植物插条生根的作用
却不尽相同，即使用同一实验材料，就有促进口卅、抑
制 闱和不起作用同3种结果，这可能是所用材料的
品种、年龄和生理状况、插条培养时的光照条件和
湿度、施加药剂的浓度以及插条浸泡深度不同造
成。Jarvis[8 将不定根形成过程分为 4个时期，即诱
收稿日期：2oo4—02—17 接受日期：2004-06-07
导期、起始早期、起始晚期及生长发育期。根据我们
的解剖学实验结果，这 4个时期分别为插条离体后
0—12 h、12—20 h、20-48 h和 48—72 h[91。然而到 目前
为止，有关乙烯对绿豆插条不定根形成的不同时期
的作用研究尚未见报道。
乙烯~lJ(ethephon)是 乙烯释放剂，1一氨基环丙
烷 一1一羧酸 (1-aminocyclopropane一1一carboxylic acid，
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第6期 王金祥等：乙烯利、ACC、AOA和AgNOs对绿豆下胚轴插条不定根形成的作用 507
ACC)是乙烯合成前体，氨氧乙酸(aminioxyacetic
acid，AOA)抑制乙烯的合成，AgNO 中的A 有抑
制乙烯的生理作用。我们以绿豆下胚轴插条为实验
材料，探讨乙烯利、ACC、AOA和 AgNO 对绿豆插
条生根的影响及乙烯作用的敏感时期，为将来研究
乙烯调控绿豆插条不定根发生的分子机制，信号转
导和相关乙烯响应基因的时空表达打下基础。
1材料和方法
材料和试剂 市售绿豆 (Phaseolus radiatus
L．)种子。ACC和 AoA为 SIGMA公司产品，AgNO3
和乙烯利为国产分析纯，所有试剂均用蒸馏水配
制。
插条制备 挑选饱满的绿豆种子，用清水冲
洗 2 h，再用 0．1％NaC10消毒 30 min后冲洗几分
钟；然后在水中浸泡 12 h，播种在湿沙中，28+2℃
黑暗 36 h后转到光照培养箱中培养 3 d，温度为
28±2℃ ，相 对湿度 为 80％，光照 时间为 16 h d
(56．5 u mol m s )。选取长势、子叶大小、下胚轴粗
细一致，苗高 8-9 cm的幼苗，切去子叶下 4 cm 以
下的下胚轴和根系，即得生根实验插条。
诱导生根 将插条浸在盛有不同处理液，液
面高 3 cm的 9 ml盘林西林瓶中；每瓶 5个插条，每
0 0001 0 0t 0 ， ， ，0 50 ，00 500 ，(300
乙烯利Ethephon(pmolA_)
处理 3瓶，对照为蒸馏水处理。除特别指出外，乙烯
利、ACC、AOA和 AgNO 处理时间均为 24 h，然后
将插条的基部用 自来水冲洗以除去沾在表面的药
剂，插入装蒸馏水的盘林西林瓶 内，培养 5 d，每天
更换蒸馏水；插条在光照培养箱中培养，温度为28+
2℃ ，相 对 湿 度 为 80％ ，光 照 时 间 为 16 h d
(56．5 u mol ITI S-1)；6 d后统计生根数，统计长于
1 mm的根。实验重复 3次，用 EXCEL 2000软件分
析处理数据。
2结果和分析
2．1乙烯利、ACC、AoA和 AgNO3对绿豆插条不定
根形成的影响
乙烯利是乙烯的释放剂。用 0．01-50 lamol／L
乙烯利处理绿豆下胚轴插条 1 d均能促进绿豆插条
的生根，且随乙烯利浓度增加，促进效果越强；高于
5O lamol／L则抑制生根。5O lamol／L乙烯利的促进
作用最强，平均生根数为 12．67+1．00条，为对照的
152％，经邓肯氏检验，与其它浓度处理的差异均达
显著水平(I)≤O．05)(图 1)。
用 0-100 u mol／L ACC处理绿豆插条 24 h，和
对照比，ACC处理均能促进绿豆下胚轴插条的生
根 ，且生根快。以 10 umol／L的促进效果最好 ，
0 0 1 1 5 1O 5o 10o
AOA(pmoltL)
0 0 1 5 ，0 50 00 0
ACC(pmol／L)
25 ∞ 100
AgNO (pmol／L)
图 1不同浓度乙烯利、ACC、AOA和 AgNO 对 绿豆插条生根的影响
Fig．1 Efects ofethephon，ACC，AOA and AgNO3 on adventitious rooting in mung bean hypocotyl cuttings treated after 24 hours
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热 带 亚 热 带 植 物 学 报 第 l2卷
50 u mol／L和 100 u mol／L次之(图 1)。这与 Liu
的结果一致。ACC是乙烯合成的前体，能增强
ACC氧化酶的活性，用ACC处理，可通过增加乙烯
的合成而促进生根。
实验表明，0-100 1．t mol／L的 AOA处理均抑制
绿豆下胚轴插条的生根，随浓度的增加 ，其抑制效
果越明显，100 u mol／L处理绿豆下胚轴插条 24 h，
生根数只是对照的 60％(图 1)。已知 AOA是ACC
合酶的抑制剂，AOA处理后使绿豆下胚轴 中ACC
的量减少，从而抑制其不定根的形成。
用不同浓度的AgNO，处理绿豆下胚轴插条
24 h，均明显抑制不定根形成，且浓度越高，抑制作
用越 强(图 1)。50和 100 u mol／LAgNO3处理插
条 ，浸泡部位变黑，表皮受到伤害；25 u mol／L
AgNO3处理的插条生根数低于对照，生根范围大于
对照(数据未列出)，可能是 AgSO，引起植物组织坏
死，下胚轴浸泡部位表皮受到伤害，诱导形成根原基
部位上移，扩大了生根范围。A 有两方面的效应：
一 是A 是重金属离子，象一些有毒化合物一样，
促进乙烯的形成 姗，从而使生根范围扩大；二是Ag
能抑制乙烯的生理作用 旧。因此，AgNO3抑制绿豆
插条的生根是A 综合作用的结果。而Liu等【 研
究 表 明 ，向 日葵 下 胚轴 插 条 离 体 后 3 h内用
l0．It mol／L的AgNO，处理，明显促进其不定根原基
的形成。我们的结果与此不一致，可能是实验系统
不同的缘故。
2．2乙烯利和 ACC在不同时期对绿豆插条不定根
形成的作用
在第 1天和第 2天用 10 u mol／L ACC或 ／和
100 u mol／L AOA组合处理绿豆下胚轴插条，以蒸
馏水处理为对照，然后用蒸馏水处理4 d。结果表
明，ACC和AOA处理秩序对绿豆插条生根有很大
的影响。第 1天用 ACC处理的插条生根数增加
14％；而第 2天用 ACC处理的也促进不定根的形
成 ，增加 11％，均与对照差异显著 (p≤O．05)。用
ACC处理 2 d明显促进不定根的形成，为对照的
177％。而用 AOA处理则抑制生根，用 AOA处理
2 d的生根数仅为对照的55％(表 1)。说明插条离体
24 h内对ACC和AOA的作用敏感；且AOA能部
分抵消ACC促进生根的效果。AOA抑制乙烯的合
成；这从反面表明乙烯在插条离体后第 l天对不定
根发育很关键。
表 1 不同时期 ACC和 AOA对绿豆插条生根的影响
Table l E伍：ct ofACC and AOA treated at difemnt hours On
rootingofmungbeanhypocotyl cutings
处理Treantment 生根数
0—24 h 24—48 h Number ofadventitous roots
具有不同字母的表示差异显著 (p≤0．05)。Diferent letters
within column indicate significan t diferences at P≤0
．05 by
Duncan ’s multiple range test
为了进一步明确乙烯作用的最佳时期，我们在
0—6 h，6—12 h，12—18 h和 18—24 h四个时段，分别
用 10 la mol／L ACC处理绿豆插条，发现 0—6 h和
18—24 h这两个时段对 ACC的作用敏感，此时生根
数较多(图2A)。插条离体后0-6 h和 18—24 h分别
对应不定根形成的诱导期和起始晚期。因为 ACC是
乙烯合成的前体且能提高ACC氧化酶的活性，因
此我们推断 ACC在插条离体后的 0_6 h和 18—
24 h，也就是不定根形成的诱导期和起始晚期起关
键的调节作用。乙烯利释放乙烯的速度很快，在插
条离体后0—2 h、2_4 h、4—6 h、18-20 h、20—22 h、22—
24 h等时段用乙烯利处理插条，结果表明0—2 h和
22—24 h的生根数较高(图2B)，可见插条离体后0—
2h和22—24h是乙烯作用的最佳时期。在插条脱离
母体后的诱导期，乙烯可能促进更多的维管束间细
胞脱分化而进入有丝分裂周期，但有待进一步实验
证实；起始晚期是根原基细胞分裂的时期，乙烯能促
进细胞周期蛋白基因的表达 而促进根原基的形
成。
3讨论
ACC促进绿豆插条生根的结果与 Rivo等 的
结果一致 ，而与 Jusaitist~的结果相反；可能是因为
Jusaitis所使用的ACC浓度为 1 mmol／L，浓度过高，
而我们使用的 ACC浓度范 围为 0-100 1．t mol／L。
ACC能加快细胞分裂素的分解，降低生根区细胞分
裂素的含量[】习，ACC是乙烯合成的前体，能促进乙
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第6期 王金祥等：乙烯利、ACC、AOA和 AgNO，对绿豆下胚轴插条不定根形成的作用 509
Control 0-6 6—12 12—1日 1日一24 Control 0-2 2-4 4-6 18-20 2o_22 丝一24
插条囊体时间T~no after excision(h}
图2 10 p mol／L ACC(A)和50 u mol／L乙烯利(B)在不同时段处理对绿豆插条生根的影响
Fig．2 Efectof10 umol／LACC(A)and50 umol／L ethephon(B)treated atdiferenttimes on
adventitious rooting in mung bean hypocotyl cuttings
烯的合成；ACC促进绿豆插条的生根是否是通过增
加生根区组织乙烯含量或者改变其它植物激素的
含量和比例，有待研究。
实验表明 AOA能抑制绿豆插条不定根的形
成。Robbins等【 报道 l0 u mol／L氨氧乙烯基甘氨酸
(aminooethoxyvinylglycine，AVG)处理绿豆插条24 h，
插条生根数减少39％；处理 6 d，插条生根数几乎降
为 0。可见 AVG和 AOA一样，都是抑制 乙烯的合
成，AOA和 AVG抑制绿豆插条生根是通过减少乙
烯的合成而实现的。AgNO 中的Ag 可取代金属蛋
白质中的金属离子，使金属蛋白无法与乙烯结合，
从而抑制乙烯的作用 。这表明绿豆下胚轴插条生
根过程受乙烯的正调控。
Jarvist~认为乙烯在绿豆插条不定根形成的诱导
期起抑制作用，在起始晚期起促进作用；而我们的
结论是乙烯在诱导期和起始晚期都促进插条生根。
我们认为可能有以下原因：
插条离体后 0-6 h可能是导致不定根形成的生
理反应关键时期，此时外施乙烯可能加强某些和根
原基启动有关的基因活动；在插条离体后 18—24 h，
细胞分裂旺盛[9】，外施乙烯可能刺激插条 内源乙烯
的合成，促进某些细胞周期蛋白基因的表达而促进
细胞分裂【“】；在插条离体后第 3 d(48—72 h)，内源乙
烯的功能可能是促进表皮细胞的死亡【1q和提高纤维
素酶的活性[1 ，有利于根突出表皮，因此乙烯在绿豆
插条不定根形成的诱导期、起始晚期和生长发育 3
个时期起作用。乙烯在不定根形成的诱导期作用明
显还可能在于它能加快细胞分裂素的分解，降低生
根区细胞分裂素的含量 ，改变生根组织 内生长
素(indoleacetic acid， A)／细胞 分裂素(cytokinin，
CTK)比值和组织细胞对生长素的敏感性 q；而生长
素是和不定根形成密切相关的植物激素；乙烯能与
过氧化物酶结合，提高可溶性过氧化物酶的活性，
在受到伤害的情况下，碱性过氧化物酶具有ACC
氧化酶的活性【 ，它产生的H2o：能与ACC反应，非
酶促地形成乙烯 目；这些都有利于维管束间薄壁细
胞脱分化。在不定根形成的起始晚期，乙烯能增加
细胞壁物质的合成、转运和分 ；从而促进细胞分
裂和根原基的成长壮大。乙烯在绿豆插条生根的诱
导期和起始晚期起明显促进作用，暗示不定根的发
育是一个高度程序化的过程，在这两个时期某些关
键的基因可能受乙烯的高度调控。对绿豆插条生根
过程乙烯响应基因的克隆和功能分析将有助于人
们揭示其中的奥秘。
Jusaitist~提 出假说：植物生根需要组织 内乙烯
量达到一个最低值，且乙烯量在某一阈值 内时，植
物生根不受影响；如果受某种因素影响(如外施乙烯
或乙烯抑制剂)，使内源乙烯量超过或低于阈值都对
生根有抑制作用；如果生根组织内源乙烯量未达到
阈值，通过外施药剂促进乙烯的产生则表现为促进
生根。我们的实验结果证实了最后一种情况。
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