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初代和继代培养葡萄试管苗的内源 IAA、ZRs 和 ABA 含量变化及其与生根的关系



全 文 :植物生理学通讯 第41卷 第3期,2005年6月286
初代和继代培养葡萄试管苗的内源IAA、ZRs 和 ABA 含量变化及其与生
根的关系
李胜1,* 武季玲1 李唯1 杨德龙1 杨宁2 曹孜义1
1 甘肃农业大学生命科学技术学院植物组织培养研究室,兰州 730070;2 西北师范大学生命科学学院,兰州 730070
提要 葡萄品种皇家秋天与藤稔初代试管苗在第 10 天(根原基发生)时内源 IAA 和 ABA 含量达最低点后上升;ZRs 含量达
最高值后下降。皇家秋天继代试管苗的 IAA 在第 8 天(根原基发生)时达最低点,而后上升达稳定值;ZRs 含量达最高值后
下降;ABA 含量降至最低点后急剧上升,在第 10 天(生根时)达最高值,持续 4 d 后又下降。藤稔继代苗在第 6 天(根原基
发生)时 IAA 含量最低,后上升,持续到第 12 天后又下降;ZRs 含量达最高值后快速下降,至第 12 天达稳定状态;ABA
含量达最低值后缓慢上升,第 10 天(生根)达最高点后又下降。
关键词 葡萄;试管苗;内源激素
Rooting and Changes in Endogeneous IAA, ZRs and ABA Contents in Test-
tube Plantlets of Grape from Primary Culture and Subculture
LI Sheng1,*, WU Ji-Ling1, LI Wei1, YANG De-Long1, YANG Ning2, CAO Zi-Yi1
1Plant Tissue Culture Laboratory, College of Life Science & Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;
2College of Life Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
Abstract The endogeneous IAA and ABA contents in the primarily cultured grape plantlets of both cvs.
Huangjiaqiutian and Fujiminori reached the lowest value on 10th day, then ascended. While the endogeneous
ZRs content was contrary. In the subcultured plantlets, the IAA content of cv. Huangjiaqiutian achieved the
lowest value on 8th day and ascended to the stable value. Meanwhile, the ABA content achieved first the lowest
value and ascended sharply to the highest value on 10th day, lasting for 4 days, then descended. For cv.
Fujiminori, the IAA content achieved the lowest value on 6th day, then ascended, and descended again, till 12th
day. After the ZRs content reached the highest value, then descend to the stable value till 12th day. After
achieving the lowest value, ABA content ascended slowly to the highest value on 10th day, then descended.
Key words Vitis vinifera L.; test-tube plantlet; endogeneous hormone
收稿 2004-05-19 修定  2004-12-20
*E-mail: lish@gsau.edu.cn, Tel: 0931-7631547
在植物不同发育阶段,不同种类的内源激素
含量呈规律性的变化,其效应可决定植物个体发
育的正常进行。目前,有关植物体内源激素变化
的报道主要是大田植物,而对植物组织培养中试
管苗内源激素变化的报道则较少,尤其是试管苗
生根与内源激素相关性的报道更少,已有的报道
主要集中在胡桃(Juglans nigra)[1]、橡胶树(Hevea
brasiliensis)[2]、桦树(Betula pendula)[3]、栎树
(Quercs robur)[3]、豌豆(Pisum satium)[4]、美洲杉
(Sequoia sempervirens)[5]、毛白杨(Populus tomen-
tosa)[6~8]等。为探讨葡萄试管苗离体生根能力与内
源激素之间的相互关系,本文以离体生根能力较
弱的葡萄品种皇家秋天和藤稔为材料,研究不同
继代周期生根能力不同的试管苗内源激素的差异
性,以期能为离体生根的葡萄新品种的微繁殖提
供参考。
材料与方法
选用离体生根能力较弱的葡萄(Vitis vinifera
L.)品种藤稔和皇家秋天继代2年的试管苗和初代
试管苗为材料。将皇家秋天和藤稔的初代和继代
研究报告 Original Papers
植物生理学通讯 第41卷 第3期,2005年6月 287
试管苗接种于GS培养基上,每个处理120瓶,每
瓶接4个双芽茎段。培养条件均为:光照度为45
mmol·m-2·s-1,光照时间16 h·d-1,温度(25±2)℃。
分两组实验,每组随机抽取60瓶。(1)接种后,将
60 瓶试验材料随机分成3份,即 3个重复,每个
重复20 瓶。每 12 h 观察统计皇家秋天和藤稔初
代和继代试管苗根原基产生和生根情况。根原基
的产生以试管苗双芽茎段基部剪口处及附近有明显
膨大为标准;生根的统计以根长≥ 1 mm 为标准,
生根率=(生根的茎段数/80)×100%;根原基产生
时间和生根时间分别为从接种后至双芽茎段产生根
原基和生根高峰点所经历的时间。(2)接种后 2、
4、6、8、10、12 和 14 d 随机选取生长健壮无
菌的皇家秋天、藤稔葡萄初代和继代试管苗,每
份鲜重0.2 g,重复 3次,测定IAA、ZRs 和 ABA
3 种内源激素,测定方法参照文献 8 和 9。
结果与讨论
1 初代和继代试管苗生根特性的比较
皇家秋天初代试管苗接种后第10天根原基产
生,第 12 天生根,生根率为 10.3%;藤稔初代
接种后于第 10 天根原基产生,第 12 天生根,生
根率为 13.3%;皇家秋天继代苗于第 8 天根原基
产生,第 10 天生根,生根率为 55.7%;藤稔继
代苗在第 6 天根原基产生,第 8 天生根,生根率
为95.6% (表1)。这些说明藤稔和皇家秋天的初代
生根能力较继代苗差。
2 初代和继代试管苗生根过程中内源激素含量的
变化
初代皇家秋天与藤稔在第 1 0 天(根原基产
生),IAA 含量达最低点,而后上升;而继代材
料皇家秋天在第8天(根原基产生)时达最低点,而
后上升达稳定值;继代藤稔试管苗在第6天(根原
基产生)时含量最低,而后持续上升到第 12 天后
又下降(图 1)。从总体上看,在根系启动和根源
基诱导时,IAA 含量较低,而在根伸长生长时,
IAA 含量上升,直至完全生根后含量开始下降至
稳定水平,显示根的启动不需 IAA 或所需的 IAA
很少,而根的伸长生长则需大量 IA A。
初代皇家秋天与藤稔的内源ZRs含量在第10
天(根原基产生)时达高峰,而后下降;皇家秋天
的继代苗于第8天(根原基产生)时含量达到最高,
而后下降;藤稔继代试管苗于第6天(根原基产生)
达最高值,而后快速下降,第 12 天时达稳定状
态(图 2)。
初代皇家秋天与藤稔的内源 ABA 从开始接种
后持续下降,第10天(根原基产生)时含量达最低
点,而后上升;皇家秋天继代苗在根原基产生以
前与初代苗呈相同的变化趋势,第8天(根原基产
生)时含量降至最低点,而后急剧上升,生根时
(第 10天)达最高峰,持续4 d后下降;藤稔继代
试管苗从开始接种后含量缓慢下降,第6天(根原
基产生)达最低点,而后缓慢上升,第10天(生根)
达最高点后下降(图 3)。由此可以看出,根系启
动阶段需要的 ABA 少,或 ABA 不利于根系启动,
而在根伸长生长阶段则需要一定量的 A B A ,或
表1 皇家秋天和藤稔试管苗根系启动和生根的比较
Table 1 Root initiation and rooting of test-tube plantlets of
grape cvs. Huangjiaqiutian and Fujiminori
品种 根原基产 生根时间/h 生根率/% 生时间/h
皇家秋天 初代 240 288 10.3
继代 192 240 55.7
藤稔 初代 240 288 13.3
继代 144 192 95.6
图1 不同生理状态葡萄试管苗的内源IAA含量变化
Fig.1 Changes in endo-IAA content in test-tube plantlets of
grape in different physiological conditions
HP、HS 分别表示皇家秋天葡萄初代培养和继代培养的试管
苗;TP 和 TS 分别表示藤稔葡萄初代培养和继代培养的试管苗。
图 2、3同此。
植物生理学通讯 第41卷 第3期,2005年6月288
A B A 有利于根的伸长生长。
综上所述,皇家秋天和藤稔的初代与继代试
管苗在根系启动阶段,内源 ZRs 含量上升,IAA
与 ABA 含量下降。在胡桃胚容易生根的子叶联结
区域细胞分裂素特别是二氢玉米素及其核苷(ZRs)
水平高,而 IAA 和 ABA 水平低[1]; 采用绿豆下胚
轴[10]和补骨脂(Psoralea corylifolia)[11]诱导生根中发
现过氧化物酶和 IAA 氧化酶活性分别升高,与生
根呈正相关。这可能是根系启动阶段需要较高的
氧化态进行物质氧化代谢和大量的氧化酶类的合
成,而酶蛋白的合成需大量的特殊 tRNA,部分
ZRs 又是 tRNA 的组成成分,因而 ZRs 含量增高,
而对 IAA 与 ABA 无特殊的需求,所以表现含量较
低。而根系伸长生长阶段,上述 3 种激素的变化
则刚好相反。这可能是根系伸长生长不需 ZRs 或
需要量少,而需要较高浓度的 IAA 促进根的伸长
生长,A B A 也具有类似的效应。
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图3 不同生理状态葡萄试管苗的内源ABA含量变化
Fig.3 Changes in the endo-ABA content in test-tube plantlets
of grape in different physiological conditions
图2 不同生理状态葡萄试管苗的内源ZRs含量变化
Fig.2 Changes in the endo-ZRs content in test-tube plantlets
of grape in different physiological conditions