全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2011, 47 (1): 75~79 7 5
收稿 2010-08-18 修定 　2010-09-30
资助 广东省自然科学基金项目(8151 063101000 011)。
* 通讯作者(E-mail: liling502@126.com; Tel: 020-85211378)。
ABA抑制花生侧根发生
戴艳红 1, 郭栋梁 1,2, 李玲 1,*
1华南师范大学生命科学学院, 广东省植物发育生物工程重点实验室, 广州 510631; 2广东省农业科学院果树研究所, 广州
510640
摘要: 本实验研究了ABA对花生侧根发生的影响。结果表明: 用 10 μmol·L-1 ABA浸泡处理花生种子 1 h或在含ABA的培
养基上培养, 均抑制侧根的发生, 侧根发生率降低, 数目减少, 长度降低, 发生的时间推迟1~2 d; 用ABA合成抑制剂25 μmol·L-1
NAPR浸泡后的种子, 无论在 1/2MS还是在含NAA培养基上培养, 侧根发生率、侧根的数目和长度均增加。用NAA的极
性运输抑制剂 10 μmol·L-1 TIBA浸泡处理种子后, 再在含ABA培养基上培养, 侧根不发生, 说明ABA抑制花生侧根的发生
与种子内源ABA和 IAA的水平相关。
关键词: ABA; 花生; 侧根发生
The Inhibiton Effect of ABA on Lateral Root Formation of Peanut
DAI Yan-Hong1, GUO Dong-Liang1,2, LI Ling1,*
1Guangdong Key Lab of Biotechnology for Plant Development, College of Life Sciences, South China Normal University, Guangzhou
510631, China; 2Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Science, Guangzhou 510640, China
Abstract: In this study, the effect of ABA on the lateral root (LR) formation in peanut has been investigated.
ABA treatment of seeds, either by soaking with 10 μmol·L-1 ABA for 1 h or placed on the 1/2MS medium with
ABA, could inhibit lateral root formation, with the decrease in LR formation ratio, in the LR number and in the
LR length, and the delayed of LR formation time to 1–2 days. Seeds treated by soaking with 25 μmol·L-1
naproxen, an inhibitor for ABA biosynthesis, and then grown on the 1/2MS medium or MS medium containing
5 μmol·L-1 NAA had more LR formation percentage and LR numbers as well as LR lengths than that of the
control seeds. No LR formation was observed, when seeds had been treated with 10 μmol·L-1 TIBA, an IAA
transport inhibitor, and then cultured on MS medium containing 10 μmol·L-1 ABA for 8 days. Above results
indicates that the inhibition of ABA on lateral root formation in peanut depends on the levels of endogenous ABA
and IAA.
Key words: ABA; peanut; lateral roots formation
花生是重要的油料作物和经济作物, 是重要的
植物油脂及蛋白质来源, 在农业和国民经济中占重
要地位(廖伯寿 2003)。根系发育直接影响植物生
长状况, 主根的发生早在胚胎发育过程中就已经被
决定, 而侧根(lateral root, LR)的发生会影响植物在
不同生长条件下的生活, 与生长环境密切相关, 受
植物激素的调控(罗琎等2008), 影响着植物接触营
养和水分, 对农作物来说极为重要(潘瑞炽 2004)。
有关侧根发生过程及其激素调控的了解大多源于对
拟南芥的研究结果(王树才等 2 0 0 3 )。脱落酸
(absicisic acid, ABA)是一种抑制生长发育的植物激
素, 具有抑制花生种子萌发和幼苗侧根生长的作用
(郭栋梁等 2008)。脱落酸影响花生侧根发生, 在于
抑制部分侧根起始基因的表达和侧根分生组织的活
化(郭栋梁和李玲 2008)。已知调控侧根发生和发
育的植物激素主要是生长素, 对生长素控制侧根发
育的路径和分子机理的认识已经取得了显著的进展
(Kim等 2004; Brocard-Gifford等 2004)。但是, 脱
落酸对花生侧根发生的抑制作用与生长素的关系尚
不清楚。
Naproxen (NAPR)是ABA生物合成抑制剂(Lee
和Milborrow 1997), 生长素类似物萘乙酸(NAA)具
有促进植物插枝生根、防止器官脱落等生理功
能。2,3,5-三碘苯甲酸(TIBA)能抑制生长素的极性
植物生理学报7 6
运输(熊国胜等 2009)。本实验研究脱落酸以浸泡
或溶解于培养基中处理花生种子对花生侧根发生的
影响, 同时通过用ABA生物合成抑制剂NAPR和
IAA极性运输抑制剂TIBA处理, 了解内源ABA与
IAA水平的作用, 为认识脱落酸对侧根形成的调控
提供理论基础。
材料与方法
1 材料
花生(Arachis hypogaea L.)品种为 ‘粤油 7号 ’,
由广东省农业科学院作物研究所提供。筛选同一
收获日期、大小接近的花生种子, 用 75%乙醇浸
泡 1 min, 10% NaClO3浸泡 10 min, 无菌水泡洗 3
次, 去掉种皮, 取有胚芽的花生子叶置于 1/2MS培
养基表面, 每个培养皿(直径 10 cm)播 8粒, 分为两
排, 在自然光照16 h·d-1, 日温度26 ℃; 夜温度22 ℃
下培养。
ABA为中国科学院成都生物研究所产品, 90%
可湿性粉剂; NAA为天津化学试剂厂产品。
2 方法
2.1 激素及其抑制剂处理
ABA的处理浓度为5、8和10 μmol·L-1, NAA、
TIBA和NAPR的处理浓度分别为 5 μmol·L-1、10
μmol·L-1和 25 μmol·L-1。采用 2种处理方式: 处理
1, 用激素溶液浸泡种子, 以等量无菌水同时浸泡处
理为对照(CK1); 处理2, 将种子在含有激素的1/2MS
培养基(3 g·L-1蔗糖 +0.8%琼脂, pH 6.2)上培养,
以不加任何激素的 1/2MS培养基为对照(CK2)。
两种激素或抑制剂协同处理, 即先采用浸泡, 然后
置于含激素的培养基中培养。
2.2 侧根发生统计
处理后的种子培养8 d, 用Sony数码相机拍摄
侧根, 用于统计侧根的发生率、发生时间、数目、
长度、发生部位(侧根长度以 5 mm为计)。侧根
发生率为发生侧根的种子数占萌发种子数的百分
率。以胚轴与胚根交界处为起点, 即远离胚轴侧根
的发生位置与靠近胚轴的侧根到胚轴之间的距离
(cm)表示侧根分布范围。侧根分布密度为每 cm侧
根分布范围中侧根发生的数目。
以上各项指标单独测定 3次以上。每次单独
实验的每个处理均选择30株花生幼苗分别统计测
定结果, 用 Excel软件进行显著性差异分析。
实验结果
1 ABA处理对花生侧根发生的影响
不同浓度ABA浸泡处理花生种子1 h, 在1/2MS
培养基培养 5、8和 10 d后, 均抑制侧根的发生,
与对照比较, 侧根发生率降低了 24.7%~74.8%, 数
目减少, 长度降低, 发生的时间推迟 1~3 d (表 1)。
用10 μmol·L-1 ABA浸泡处理花生种子1 h, 在
1/2MS培养基培养8 d后, 抑制侧根的发生, 与对照
比较, 侧根发生率降低了 74.8%, 数目减少, 长度降
低, 发生的时间推迟 2 d (表 2)。用ABA生物合成
抑制剂NAPR浸泡处理, 侧根排列比对照较规整, 侧
根长且直, 分布密度增加(图 1、表 2); 侧根发生
率、数量和侧根长度都大于ABA浸泡处理的结果,
侧根发生的天数也早 3 d, 说明种子内ABA水平抑
制了侧根的发生。经生长素运输抑制剂TIBA浸泡
处理的种子, 没有侧根发生(表2), 表明花生侧根的
发生必需内源 IAA的参与。
在含10 μmol·L-1 ABA的1/2MS培养基上培养
8 d, 强烈抑制了花生的侧根发生(表 3), 抑制作用
小于同样浓度的浸泡处理(表1)。在含ABA培养基
上培养的花生, 侧根的发生率、侧根数目和侧根长
表 1 不同浓度ABA浸泡处理 1 h对花生种子侧根形成的影响
Table 1 Effects of ABA on lateral root formation in peanut seed by soaking with different concentrations for 1 h
ABA浓度 /μmol·L-1 发生率 /% 发生时间 /d 数目 /条 长度 /mm 分布范围 /cm 分布密度
0 37.3Aa 5 11Aa 83.1Aa 31.3Bb 0.35Aa
5 28.1Bb 6 5Bb 41.0Bb 59.2Aa 0.08Bb
8 18.8Cc 7 4Bb 28.2Bc 50.0Aa 0.08Bb
1 0 9.4Dd 8 3Bb 14.5Dd 23.4Bc 0.13Bb
　　同列数据小写字母不同表示 5% 水平上的差异, 大写字母不同表示在 1% 水平上的差异。下同。
戴艳红等: ABA抑制花生侧根发生 7 7
度显著降低, 发生时间比对照推迟2 d, 侧根分布密
度小; ABA合成抑制剂NAPR处理显著促进侧根发
生, 侧根的发生率、侧根数目和侧根长度显著提
高, 但是侧根发生时间与对照相同(表 3)。
在含 5 μmol·L-1 NAA培养基上培养的花生, 侧
根的数目和分布与对照相同, 但侧根的发生率和侧根
长度比对照低, 侧根发生的时间推迟 1 d (表 3); IAA
极性运输抑制剂TIBA处理显著抑制侧根的发生。
2 ABA和NAA协同处理对花生侧根发生的影响
NAPR先浸泡处理的花生种子, 置于含1/2MS
培养基上培养, 侧根的发生率和侧根长度都明显高
于对照(CK1+CK2); 用NAPR浸泡处理种子后置于
含NAA的1/2MS培养基上培养, 使侧根的发生率、
数目和分布范围显著提高(表4), 表明抑制花生种子
内源ABA含量后, NAA具有促进侧根发生的作用;
将NAPR浸泡处理的种子, 置于含TIBA的1/2MS培
养基培养,侧根的发生率、数目、侧根长度和分
布范围显著降低, 发生时间推迟, 表明ABA抑制花
生侧根发生需要 IAA参与(表 4)。用ABA先浸泡
1 h后, 在含NAA培养基上培养, 侧根发生率与对
照(CK1+CK2)相同, 侧根数目、侧根长度和分布范
围明显降低。
用TIBA浸泡处理抑制了种子内IAA的极性运
输, 种子再在 1/2MS培养基上培养, 侧根发生率降
表 2 ABA和 2种抑制剂浸泡处理对花生种子侧根形成的影响
Table 2 Effects of ABA or two inhibitors on peanut seed lateral root formation
处理物及浓度 /μmol·L-1 发生率 /% 发生时间 /d 数目 /条 长度 /mm 分布范围 /cm 分布密度
CK (0) 48.5Bb 5 9Aa 104.3Ab 35.8Ab 0.25Aa
ABA (10) 4.9Cc 7 1Bb 30.2Bc 21.3Bc 0.05Bb
NAPR (25) 68.9Aa 4 11Aa 132.6Aa 40.3Aa 0.27Aa
TIBA (10) N N N N N N
　　“N” 为未观察到结果, 括号内为浓度数值, 下同。
表 3 1/2MS培养基中不同激素和抑制剂处理对花生种子侧根发生的影响
Table 3 Effects of different hormones and inhibitors dissolved in 1/2MS medium on peanut seed lateral root formation
处理物及浓度 /μmol·L-1 发生率 /% 发生时间 /d 数目 /条 长度 /mm 分布范围 /cm 分布密度
CK2 (0) 36.5Bb 5 8Bb 107.5Bb 30.8Aa 0.26Bb
ABA (10) 7.1Cd 7 2Cc 45.4Cd 25.1Ab 0.08Cc
NAPR (25) 64.5Aa 5 12Aa 126.5Aa 29.0Aa 0.41Aa
NAA (5) 23.1Bc 6 8Bb 92.3Bc 28.2Aa 0.28Bb
TIBA (10) 3.1Cd 8 1Cc 30.8Cd N N
图 1 不同激素和抑制剂浸泡处理对花生种子侧根形成的影响
Fig.1 Effects of hormones and inhibitors on lateral root formation in peanut
植物生理学报7 8
低, 只是对照的 22%, 但是侧根数目和长度、分布
都高于对照(表 4), 表明在培养基上培养可能减缓
TIBA的抑制作用, 侧根可以发生。但是用TIBA浸
泡处理后的种子在含ABA的培养基上培养, 侧根不
能发生; 值得注意的是, 先用NAA浸泡处理, 再在
含ABA培养基上培养(NAA+ABA), 也抑制侧根的发
生(表 4), 说明ABA是影响侧根发生的主要因素。
讨　　论
侧根的发生起始于特定的中柱鞘细胞, 侧根原
基形成过程中涉及细胞分裂和分化(王树才等
2003)。相同条件下, 种子的侧根发生部位呈现一
定的波动性。通过分布范围和密度来描述侧根的
发生部位。外源ABA抑制花生侧根的发生。ABA
通过抑制部分侧根起始基因的表达、抑制侧根分
生组织的活化等调控侧根发生(De Smet等 2003)。
侧根起始基因不能正常表达, 影响侧根原基的形成,
推迟发生时间, 甚至使侧根不能形成, 从而降低侧
根的发生率; 根的伸长是通过根顶端分生组织的细
胞分裂和伸展完成的(Benfey和 Schiefelbein 1994;
Himanen等 2002), 在侧根原基形成并突破种子后,
若分生组织活化受抑制, 侧根细胞的分裂受阻, 降
低侧根的长度。
本试验室曾在前文中描述了在含有10 μmol·L-1
ABA的 1/2MS培养基上培养的花生其侧根数目与
对照相比有明显的降低(Guo等 2009)。在本文中,
作者进一步详细分析了不同ABA处理对花生侧根
发生的影响。结果表明: ABA处理方式不同产生不
同的作用效果, 用浸泡处理对侧根发生的抑制作用
要高于培养基处理。前者的激素作用时间短, 但直
表 4 浸泡液和培养中施加不同物质处理对花生种子侧根发生的影响
Table 4 Effects of different hormones and inhibitors on peanut lateral root formation soaking and in 1/2MS medium
处理物质及浓度 /μmol·L-1 发生率 /% 发生时间 /d 数目 /条 长度 /mm 分布范围 /cm 分布密度
CK1 (0)+CK2 (0) 26.7Bc 5 8Bb 85.0Bc 38.3Bc 0.21Bb
NAPR (25)+CK2 (0) 32.4Ab 5 7Bb 181.5Aa 35.3Bc 0.20Bb
NAPR (25)+NAA (5) 39.0Aa 5 16Aa 109.6Bb 50.2Aa 0.32Aa
NAPR (25)+TIBA (10) 3.1Cd 8 0.03Cc 30.8Cd N N
ABA (10)+NAA (5) 28.6Bc 7 5Bb 48.3Cd 17.5Cd 0.29Aa
TIBA (10)+CK2 (0) 6.0Cd 5 14Aa 182.5Aa 51.1Aa 0.27Aa
TIBA (10)+ABA (10) N N N N N N
NAA (5)+ABA (10) 10.8Cd 8 5Bb 23.4Cd 43.6Ab 0.11Cc
接作用于种子的胚芽, 对根系的起始作用强烈, 后
者则是在培养期间不断渗透到种子内, 持续影响根
系发生的多个过程。由此推测ABA在培养过程中
更能影响侧根的发生。值得注意的是, ABA浸泡
处理和培养基处理对花生侧根发生的抑制作用有所
区别。ABA可通过提高内源ABA水平来抑制侧根
的发生(Guo等 2009)。
ABA和NAA前后处理对侧根发生的效果不
同。ABA+NAA和NAA+ABA均抑制侧根发生, 后
者作用更强, 表明协同处理作用复杂, 可能涉及到
其他激素的参与调控, 侧根在不同的发生过程中,
由于参与调控的激素种类和比例不同, 表现出不同
的协同或拮抗作用(Hidehiro和Masao 2009)。ABA
和NAA前后协同处理和不同处理时间对花生侧根
的发生均有影响, 其作用还需要进一步研究。
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