全 文 ：第 30 卷 第 8 期
2004 年 8 月 　739～744 页
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
Vol. 30 , No. 8
pp. 739 - 744 　Aug. , 2004
rolB 基因导入对农垦 58S 内源激素水平、株型和育性的影响
杨特武1 　骆炳山1 , 3 　杨业华1 　郑用琏2 　杨书化1 　蔡明历1 Ξ
(1 华中农业大学植物科学技术学院 ,2 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室 ,湖北武汉 430070)
摘 　要 　对以农杆菌介导法获得的 rolB 转基因农垦 58S的研究表明 , rolB 能明显改变水稻内源激素水平。其中 ,叶片和
长日照条件下幼穗 IAA 水平有明显升高 ,同时长日照条件下 iPAs 及 GA 含量也有不同程度增加 ,但 ABA 水平无明显改
变。rolB 对水稻株型有明显影响 ,表现为株型紧凑 ,叶片直立、深绿 ,多数后代株系分蘖减少 ,叶片和颖花等器官变小 ,库
容受限 ;也发现部分株型有明显改良、但其他性状变化较小的株系。rolB 基因还能导致农垦 58S长日照条件下不育性明
显逆转、光敏性减弱 ,可能与内源激素水平改变有一定关系。
关键词 　rolB ;内源激素 ;株型 ;育性 ;光敏核不育水稻
中图分类号 : S511
Effects of rolB2introduction on Endogenous Hormone Levels , Plant Type and Fertili2
ty Expression of Nongken 58S
YANG Te2Wu1 ,LUO Bing2Shan1 , 3 ,YANG Ye2Hua1 ,ZHENG Yong2Lian2 ,YANG Shu2Hua1 ,CAI Ming2Li1
(1 College of Plant Science and Technology , 2 National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement , Huazhong Agricultural University , Hubei 430070 , Wuhan ,
China)
Abstract 　The investigations on the rolB transgenic rice ( Oryza sativa L1 var1 Nongken 58S) obtained by Agrobacterium2
mediated transformation showed that the endogenous hormone levels of rice were changed by rolB distinctly , i1e1 IAA con2
tents in both of leaves under different photoperiod and young panicles under long2day condition were increased significantly
and the iPAs and GA contents in both of leaves and young panicles under long2day also heightened in some degree , while
the ABA content maintained a similar level to that of control1 The morphological studies indicated that the plant type of
rolB2transformed rice was improved or changed with upright leaves and more compact and upright plant type , most of proge2
ny lines with fewer tillers and reduced sizes of some organs (leaves , caryopsis , etc1) showed auxin2like effects of rolB
gene1 Meanwhile , we also found some progeny lines showing practical potentials for plant type improvement with ideal
form , but less variability in other traits1 The investigations on fertility expression showed that the male fertility of transgenic
plants was increased significantly under long2day and their photo2sensitivities attenuated , which might be affected by
changed endogenous hormone levels1
Key words 　rolB ;Endogenous hormone ;Plant type ;Fertility ; PSGMS (photo2sensitive genic male sterile) rice
　　rolA 、B 、C 和 D 基因是发根农杆菌 ( Agrobacteri2
um rhizogenes)中诱导双子叶植物在侵染部位发毛根
症 (hr)的一类基因 ,并能导致转化植株的生长发育
产生显著的特征性变化及株型改变等[1～3 ] ,因而在
作物株型改良中可能具有潜在的利用价值。
研究表明 , rolA 可能通过影响植物体内多胺代
谢起作用[4 ] ,导致转化植株产生皱缩叶 ,缩短节间 ,
改变花器官大小 ,花柱异长[1 ,5 ] ; rolD 似乎编码一个
体内可运转因子 ,能导致转化烟草提前开花[6 ] 。由
于 rolB 和 C 在植株发根诱导中起主要作用 ,因而更
受人们关注。rolB 基因具有类似生长素的生理效
应 ,可诱导根原基发端和根的伸长 ,维持顶端优势 ,
改变叶形 (如在烟草中产生圆边叶) ,改变花器官大
小和形态 (如在烟草中花增大、花柱增长) 及育性Ξ基金项目 :华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室开放基金项目资助。
作者简介 :杨特武 (1965 - )男 ,湖南邵阳人 ,在读博士生 ,主要从事植物生理与分子生物学研究。3通讯作者 :骆炳山。
Received(收稿日期) :2003203225 , Accepted(接受日期) :20032062101

等[1 ,7 ] ;其效应可能是通过提高转化植株细胞对生
长素的敏感性 ,在信号感应 —转导中起作用[8～10 ] ,
或促进体内自由态生长素从非活性态结合物中释
放 ,提高体内活性生长素水平[7 ,11 ] 。 rolC 基因则具
有类似细胞分裂素的生理效应 ,可促进转化植株根
的生长和分枝 ,增加地上部分枝 ,缩短节间 ,减弱顶
端优势 ,改变叶形 (如在烟草中产生披针叶) ,减小花
器官及果实大小 ,降低育性及叶绿素含量等[1 ] ;其效
应可能是提高体内活性态细胞分裂素水平[12 ] ,或改
变 GA 代谢[13 ] 。
光敏核不育水稻因具有长日照条件下表现雄性
不育 ,而短日照条件下又能恢复其育性的特点 ,为水
稻杂种优势利用开辟了“两系法”新途径。过去在植
物内源激素与光敏核不育水稻育性转换的关系方面
开展了许多研究 ,不同研究者依据其实验结果对导
致光敏核不育水稻在长日照条件下雄性败育的生理
原因作出了不同的解释 ,分别提出了“生长素严重亏
缺”、“赤霉素不足”、“乙烯代谢过旺”等多种见
解[14 ] 。针对这一问题 ,我们应用农杆菌介导法以
rolB 基因转化光敏核不育水稻农垦 58S (简称
NK58S) ,通过对转基因植株及其后代的形态、育性
考查和内源激素水平分析 ,进一步研究了植物内源
激素与 NK58S育性表达的关系 ,并结合探讨了 rolB
基因在水稻株型改良中的可能作用。
1 　材料与方法
111 　植物材料、农杆菌菌株及转化载体
　　材料选用光敏核不育水稻品种 NK58S ( Oryza
sativa L1 var1 Nongken 58S)成熟种子 ,由华中农业大
学作物遗传改良国家重点实验室徐才国提供。
农杆菌菌株为 GV3101 ,转化载体为 pPCV002 ,
其 T2DNA 区结构图见图 1 ,均由荷兰 DLO2Centre for
Plant Breeding and Reproduction Research ( CPRO2
DLO) , Cate 博士惠赠。
图 1 pPCV0022B1100 T2DNA区结构图
Fig11 Schematic dra wing of T2DNA construction of pPCV0022B1100
112 　农杆菌介导的遗传转化体系
水稻遗传转化按林拥军等 (2002) 的方法[15 ]略
加修改。抗性愈伤组织筛选培养基为添加 210 mg/ L
2 ,42D , 1 g/ L 水解酪蛋白 ,210 mg/ L 甘氨酸 ,100 mg/
L 肌醇 ,30 g/ L 蔗糖 ,200 mg/ L 头胞噻肟钠 ( cefo2
taxime , sodium salt) , 200 mg/ L 羧苄青霉素钠 ( car2
benicillin , disodium salt) ,50 mg/ L G418 ( GIBCO BRL
产品) ,215 g/ L phytagel , pH 519 的 N6 培养基 ;分化
培养基为添加 012 mg/ L NAA ,210 mg/ L BAP , 210
mg/ L ZT , 100 mg/ L 肌醇 ,210 mg/ L 甘氨酸 , 30 g/ L
蔗糖 ,50 mg/ L G418 和 310 g/ L phytagel , pH 519 的
MS培养基 ;再生小苗壮根培养基为添加 20 g/ L 蔗
糖 ,50 mg/ L G418 和 215 g/ L phytagel ,pH 518 的 1/ 4
MS培养基。
113 　抗性再生植株及其后代单株的分子鉴定
提取单株叶片总 DNA , BamH Ⅰ酶消化 ,以质粒
rolB 基因的 PCR 扩增片段 (长度为 534 bp)为探针进
行 Southern 杂交分析。DNA 的抽提、消化、电泳、转
膜及分子杂交按Liu 等 (1997) 的方法[16 ] 。rolB 引物
序 列 为 : 5′2GTCTGCTATCATCCTCCTATGT23′; 5′2 CTTCAGGTTTACTGCAGCAG23′。114 　转基因植株及其后代的形态鉴定11411 　材料种植 　　T0 代转化植株在自然条件下(2000 年)盆栽 ,以未经转化的组培再生当代 (R0) 植株为对照 (CK0) 进行观察鉴定并套袋自交 ,收获的单株自交种子分成两份 ,其中一份低温保存 ,另一份第 2 年按株系种植于大田 ; T1 代株系经分子鉴定和初步形态观察后 ,选择典型阳性单株套袋自交。第3 年 (2002 年) 将低温保存的 T0 代及第 2 年收获的T1 代自交结实种子再分成两份 ,分别于 5 月 5 日和6 月 15 日分期播种 ,按株系移栽大田 (华中农业大学试验场 ,武汉) ,常规管理 ,分别作为自然长日照和短日照条件下的 T1、T2 代形态观察和育性鉴定群体 ;同时以未经转化的组培再生 R1 代 (CK1)和 R2 代(CK2)及未经组培的原始材料 (CK3) 为对照。5 月 5日播种材料 ,CK1 为 5 个株系共 16 株 ;CK2 为 R0 代亲本不同的 5 个株系共 28 株 ;CK3 为 47 株。6 月 15日播种材料 ,CK1 为 5 个株系共 16 株 ;CK2 5 个株系共 25 株 ,CK3 为 32 株。11412 　形态和育性考查 　　拔节期考查单株分蘖
238 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

数 ;单株抽穗当日套袋自交 ,并各单株选择一主穗取
上、中、下部颖花 ,室内以 1 % KI2I2 溶液染色镜检花
粉可育度 ;结实期考查株高 ,剑叶及倒二叶长、宽 ;种
子成熟收获后考查穗长 ,颖果大小、千粒重、颖果着
生密度和自交结实率等。T0 代考查所有阳性单株 ;
T1 代选择一典型分离群体 ,T2 代选择 3 个来源于不
同 T0 代亲本的遗传纯合株系为考查对象。
115 　生理指标测定
11511 　内源激素测定 　　选择处于花粉母细胞减
数分裂期的单株 ,于取样当日上午 8 :00～9 :00 从稻
蔸基部剪取典型分蘖立即插入水中带回实验室。按
同类研究的传统取样方法[14 ]剥取整个幼穗 ,剪取倒
二叶中部样品 ,立即投入 4 mL 80 %甲醇中 ,减量法
称重后 - 20 ℃密封保存 ;冷冻样品于 4 mL 80 %甲醇
原液中磨成匀浆 ,5 000 ×g 4 ℃离心 10 min ,上清液
经 Sep2Pak C18 gel Cartridge 过滤 ,滤液按文献 [ 17～
20]的酶联免疫方法 ( ELISA) 测定 IAA、iPAs、GA1 和
ABA 含量 ,每份样品 3 次重复。本项测定工作在南
京农业大学植物激素实验室采用其制备的 ELISA 试
剂盒完成。
11512 　T2 植株叶绿素含量测定 　　幼穗分化期取
单株倒二叶中部样品按沈伟其 (1988) 介绍的混合液
提取法[21 ]测定叶片叶绿素 a (Chl a) 和 b (Chl b) 含
量 ,4 次重复。
116 　计算和统计分析方法
参照文献[22 ]方法 ,按公式 :光敏性指数 = (短
日自交结实率 - 长日自交结实率) ×100/ 短日自交
结实率 ,评价材料的光敏性强弱。
对群体形态、育性和生理指标进行 t 测验。
2 　结果与分析
211 　转基因植株的获得及分子鉴定
　　选择经 1～2 次继代的结构紧密、色泽鲜黄的愈
伤组织颗粒 ,经农杆菌侵染后在筛选培养基上选择
3 代 ,抗性愈伤分化出苗 ,小植株在壮根筛选培养基
上进一步筛选约 20 d 后移栽入试验盆。通过对成
活植株以 rolB 基因为探针的 Southern 杂交检测证
明 ,共获得 25 株 T0 代转化植株。图 2 显示其中部
分植株的分子检测结果及包括两种不同位点的外源
基因整合方式。
212 　转基因植株的形态特征
T0 代 :对盆栽的 T0 代植株形态观察表明 ,大多
数转化植株 (22 株)有明显的形态变异 ,大致可分为
两类 (表 1) 。其中 ,多数转化植株 (BT02Ⅰ)自然条件
下能正常生长 ,但株型显紧凑 ,分蘖偏少 ,叶片大小
近正常、但有卷曲或皱缩 ,叶色深绿 ,穗轴略短 ,颖果
偏小 ,长日照条件下抽穗有较高育性 (见 213) ;另部
分转化植株 (BT02Ⅱ) 自然条件下生长势较差 ,植株
矮、分蘖少、茎秆细 ,叶片大小近正常、但有卷曲或皱
缩 ,叶色较深 ,穗轴很短 ,单穗颖果分化少 ,颖果显著
变小、瘦长 ,长日照和短日照条件下抽穗均表现败
育 ,即幼穗分化和颖花发育严重受影响。后者与我
们应用 CaMV35S 启动子调控的 rolB 转基因 NK58S
中获得的 T0 代某些单株在表型上有较多相似之处 ,
并且均为与 BT02Ⅰ类材料外源基因整合位点不同的
类型 ,推测可能与外源基因表达强度有关。
图 2 转化 T0 植株的 Southern blot 分析
Fig12 Southern blot analysis of T0 transformants
Lane 1 :λDNA/ Hind Ⅲmarker ;lane 2 : pPCV0022B1100 质粒
( EcoR Ⅰ酶切) ;lane 3 :未转化的组培再生植株 (CK0) ;
lane 4～14 : BT02Ⅰ类转基因植株 ;
lane 15～18 : BT02Ⅱ类转基因植株。
Lane 1 :λDNA/ Hind Ⅲmarker ;lane 2 : pPCV0022B1100
plasmid(digested with EcoR Ⅰ) ; lane 3 : Regenerant
from untransformed tissue (CK0) ;
lane 4 - 14 : BT02Ⅰtransformed plants ;
lane 15 - 18 : BT02Ⅱtransformed plants1
　　T1 代 :对来源于 BT02Ⅰ类材料 T1 代 6 个株系单
株进行分子杂交证明 ,T1 代株系为分离群体。形态
观察亦表明 , T1 代群体表型呈分离趋势 ,其中阳性
植株分蘖数较阴性和原始材料植株明显减少 ,表现
较强的顶端优势 ;同时株高降低 ,株型紧凑 ,叶片挺
立、夹角小 ,叶色深绿 ,倒二叶和剑叶变短、变窄、长/
宽比缩小 ,穗长较短 ,颖果变小、千粒重下降 ,库容受
限 ;而阴性单株与 R1 代对照 (CK1) 无显著差异。表
2 为长日照条件下生长的一株系经分子检测的 16
株形态考查结果。
338　8 期 杨特武等 : rolB 基因导入对农垦 58S内源激素水平、株型和育性的影响 　　　

表 1 T0 代转基因植株的形态
Table 1 Morphological traits of T0 transformants
株高
Plant
height
(cm)
分蘖数
No1 of
tillers
剑叶 Flag leaves
长
Length
(cm)
宽
Width
(cm)
长/ 宽
L/ W
穗长
Panicle
length
(cm)
颖果 Caryopsis
密度
Density
(grains/ cm)
长
Length
(mm)
宽
Width
(mm)
长/ 宽
L/ W
BT02Ⅰ(13 plants) 7313 ±810 a 1512 ±714 a 2414 ±510 a 1116 ±0118 a 2110 1612 ±117 a 413 619 ±014 b 311 ±013 B 212
BT02Ⅱ(9 plants) 6014 ±214 B 610 ±316 B 2415 ±219 a 1110 ±0117 a 2213 1118 ±111 B 112 616 ±012 B 214 ±012 C 218
CK0 (11 plants) 7612 ±515 a 1713 ±518 a 2310 ±318 a 1110 ±0110 a 2019 1714 ±118 a 319 713 ±013 a 314 ±011 a 211
　　注 :CK0 为 11 株移栽时间与转基因植株相近的再生当代植株调查结果。大写字母示 0101 水平上的显著性 ,小写字母示 0105 水平上显著
性 ,下同。
Notes :CK0 includes 11 plants which of transplanted time was near that of transgenic plants1 Capital letters showing significant at 0101 level ; small letters
showing significant at 0105 level1 The same as below1
表 2 T1 代转化植株的形态
Table 2 Morphological traits of T1 transformed plants
株高
Plant
height
(cm)
分蘖数
No1 of
tillers
剑叶 Flag leaves
长
Length
(cm)
宽
Width
(cm)
穗长
Panicle
length
(cm)
颖果 Caryopsis
密度
Density
(grains/ cm)
长
Length
(mm)
宽
Width
(mm)
千粒重
1 0002grain
weight
(g)
阳性株 Positive 9311 ±919 b 613 ±215 B 2712 ±412 B 1120 ±0114 a 18190 ±1176 b 6110 ±0198 a 6195 ±0116 b 3155 ±0109 a 23176 ±1145 B
阴性株 Negative 10118 ±713 a 1110 ±315 a 3317 ±315 a 1132 ±0108 a 20121 ±1155 a 6159 ±0163 a 7114 ±0109 a 3159 ±0109 a 25136 ±1101 a
CK1 10015 ±712 a 1119 ±411 a 3316 ±612 a 1127 ±0114 a 20120 ±2117 a 5194 ±0183 a 7120 ±0117 a 3162 ±0117 a 26107 ±1137 a
　　注 :资料来源于长日照条件下生长群体 ,阳性株为 9 株 ,阴性株为 7 株 ,CK1 为 16 株。倒二叶变化趋势与剑叶一致 ,资料未列出。
Notes :Data were collected from LD population , the positive included 9 plants , the negative 7 plants , CK1 16 plants1 The changes of second last leaves were
similar to those of flag leaves (data not shown) 1
　　T2 代 :对来源于不同 T0 代亲本单株的 3 个 T2
代遗传纯合株系共 45 株的形态观测表明 ,T2 代转化
植株仍保持与 T1 代阳性植株一致的形态特征 ,植株
较矮、株型紧凑、叶片直立、叶色较深。在其他形态
性状方面 ,其中两个株系也与 T1 阳性植株变化趋势
一致 ,但另一个株系除植株较矮、叶片增宽外 ,其余
考查指标与 CK2 和/ 或 CK3 相似 ,却与前两个株系存
在一定差异 ,说明植株形态除受 rolB 基因的定向作
用外 ,其他因素 (包括组培效应) 也可能对某些性状
产生一定影响 ,从而为株型改良拓宽了变异范围。
对上述两群体植株叶片叶绿素含量分析结果表明 ,
T2 代植株 Chl (a + b) 含量较对照有一定程度升高 ,
其中主要是 Chl a 含量的增加 ,但未达显著水平。
213 　转基因植株的育性变化
T0 代 :对盆栽的有明显表型变异的 22 株 T0 代
转化植株在长日照条件下抽穗 (2000 年 8 月24～31
日)的育性观察表明 ,BT02Ⅰ类转化株自交结实率和
花粉可育度都有明显提高 [自交结实率 :转基因植
株 , (3414 ±1019) % ; CK0 , (312 ±411) % ;花粉可育
度 : 转 基 因 株 , ( 4311 ±1015 ) % ; CK0 , ( 915 ±
817) %。] ,而 BT02Ⅱ类转化株则在长日照和短日照
条件下均表现完全败育 ,这种差异可能主要是 BT02
Ⅱ植株形态发生极端异常所致。同时 ,翌年浸种、催
芽和育秧观察发现 ,BT02Ⅰ类材料结实种子均能正
常发芽、生长 ,发芽率和成苗率均与对照无异。
T1 和 T2 代 :2002 年以组培再生 R1 和 R2 代及原
始材料为对照 ,对一典型 T1 代分离群体及 T2 代 3
个纯合株系的观测表明 ,转基因植株在长日照和短
日照条件下抽穗期均与对照相近 ,即前者在 8 月
24～30 日间抽穗 ,而后者在 9 月 6～11 日间抽穗。
育性考查表明 T1 阳性株与 T2 代植株在长日照条件
下育性明显高于其相应的对照 ,短日照条件下育性
则与其相应对照相近 ,光敏性减弱 (表 3 显示 T2 代 3
个株系在不同光周期条件下的育性考查结果) 。而
T1 阴性植株则与对照无显著差异。另外也发现 ,转
基因植株的可育花粉体积明显较对照增大 ,长日照
条件下差异尤为显著 ,而不育花粉除少数体积偏大
外 ,大多与对照相似 ,这是否与 rolB 基因作用有关 ,
有待深入研究。
由于 2002 年武汉地区在自然长日照条件下生
长的 NK58S 育性转换期遭遇历史性低温天气 ,对正
常的原始材料的长日雄性不育性造成明显影响 ,因
此 ,本试验结果仍需在正常年份或人工气候室内作
进一步验证。
214 　转基因植株内源激素水平的变化
以未经转化的组培再生植株 R1 代 3 个株系
(CK1) 、R2 代 2 个株系 (CK2) 及原始材料 (CK3) 的单
株分别为对照 ,对一 T1 代分离群体和 T2 代纯合株
系的单株内源激素含量分析表明 ,T1 代和 T2 代转基
因植株内源激素水平变化趋势基本一致。如表 4 所
438 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

示 ,不同光周期条件下转基因植株叶片和幼穗内源
IAA 含量均高于其对照 ,其中除短日照条件下幼穗
IAA 含量外 ,其余测定指标均与对照有显著差异 ;同
时 ,长日照条件下转基因植株叶片和幼穗的 iPAs 和
GA 水平也较其对照有不同程度提高 ,其中除叶片
GA 水平外 ,其余测定指标均与对照差异达显著水
平。然而 ,不同光周期条件下转基因植株叶片和幼
穗 ABA 水平及短日照条件下叶片和幼穗的 iPAs 和
GA 水平则与其对照无显著差异。
表 3 rolB 基因对 T2 代转化植株育性的影响
Table 3 Effects of rolB on the fertilities of T2 transformed plants(in 2002)
长日照 LD
自交结实率
Selfing fertility( %)
花粉育性
Pollen fertility( %)
短日照 SD
自交结实率
Selfing fertility( %)
花粉育性
Pollen fertility ( %)
光敏性指数
Photo2sensitivity
index
BT22Ⅰ 2015 ±718 c 4118 ±1714 C 4513 ±1212 B 5618 ±1714 a 5417
BT22Ⅱ 1713 ±615 C 3618 ±1719 B 5213 ±1419 a 5013 ±1615 b 6619
BT22Ⅲ 2710 ±1311 B 3519 ±1715 B 5715 ±914 a 6510 ±1211 a 5310
CK2 819 ±814 a 917 ±1613 a 4513 ±511 B 6119 ±710 a 8014
CK3 919 ±914 a 818 ±1218 a 5819 ±1310 a 6014 ±1712 a 8312
　　注 :长日照条件下样本数 ,BT22Ⅰ和Ⅱ各为 25 株 ,BT22Ⅲ为 35 株 ;短日照条件下样本数 ,BT22Ⅰ为 34 株 ,BT22Ⅱ为 30 株 ,BT22Ⅲ为 37 株。
Notes :Number of samples , 25 plants for BT22Ⅰand Ⅱ, respectively , and 35 plants for BT22Ⅲunder long2day ; 34 plants for BT22Ⅰ, 30 plants for BT22
Ⅱ, 37 plants for BT22Ⅲ, under short2day1
表 4 rolB 基因对 T2 代植株内源激素水平的影响
Table 4 Effects of rolB on the endogenous hormone levels of T2 plants (nmol/ g FW)
长日照 LD
IAA iPAs GA ABA
短日照 SD
IAA iPAs GA ABA
叶片
Leaf
转基因植株
Transgenic 19154 ±3114 b 1103 ±0143 b 1176 ±0159 a 0153 ±0108 a 33160 ±2155 b 1113 ±0123 a 1182 ±0120 a 1133 ±0155 a
CK2 13118 ±3156 a 0154 ±0114 a 0171 ±0139 b 0167 ±0138 a 15152 ±3137 a 1103 ±0108 a 1131 ±0132 b 0110 ±0101 B
CK3 14140 ±3154 a 0142 ±0131 a 1124 ±0145 a 0153 ±0114 a 22157 ±3167 a 1140 ±0129 a 2129 ±0126 a 0154 ±0109 a
幼穗
Young
panicle
转基因植株
Transgenic 22114 ±3105 b 0184 ±0128 b 2115 ±0133 c 0140 ±0109 a 20172 ±4153 a 0132 ±0111 a 2106 ±0168 a 0149 ±0140 a
CK2 13122 ±3197 a 0138 ±0112 a 0156 ±0113 b 0135 ±0110 a 16170 ±2128 a 1106 ±0114 B 2100 ±0142 a 1107 ±0115 B
CK3 14171 ±4178 a 0132 ±0126 a 1108 ±0137 a 0138 ±0120 a 19172 ±1149 a 0121 ±0104 a 1177 ±0120 a 0139 ±0109 a
　　注 :长日照条件下样本数 ,转基因植株和 CK2 各为 4 ,CK3 为 9 ;短日照条件样本数 ,转基因植株、CK2 和 CK3 各为 3。
Notes :Number of samples ,4 for transgenic and CK2 respectively ,9 for CK3 under long2day ;3 for transgenic ,CK2 and CK3 respectively under short2day1
3 　讨论
311 　rolB 基因与植物激素的关系
　　关于 rolB 基因的作用机理仍存在两种假说 ,即
“生长素代谢调节说”[7 ,11 ] 和“生长素敏感性调节
说”[8 ,10 ] 。根据本研究结果 ,单从生长素水平看 ,在
rolB 基因转化的 NK58S T1 和 T2 代植株中不同光周
期下叶片及长日照条件下的幼穗 IAA 水平确有明显
提高 ,并且在 T1 代群体中与外源基因表现共分离趋
势 ,为“生长素代谢调节说”提供了支持证据。然而 ,
转基因植株中另两种促进型激素 iPAs 和 GA 水平也
有不同程度变化 ,这些变化究竟是 rolB 基因的原初
效应还是次级效应在我们的研究中仍难以区分。通
过对在影响植物顶端优势上起相互平衡作用的两种
激素 ———生长素和细胞分裂素的比值分析看 ,除在
短日照条件下 T2 代植株叶片 IAA/ iPAs 比值高于对
照外 ,长日照条件下叶片及不同光周期下幼穗 IAA/
iPAs 比值并未显著提高 ,因而对于 rolB 可增强植物
细胞对生长素敏感性的解释也是可以接受的 ,但具
体机制仍有待进一步研究。
312 　rolB 基因对水稻形态的影响
大量以双子叶植物为材料的研究表明 , rolB 基
因对植株形态的作用一般表现为促进根原基发端和
根的伸长 ,维持顶端优势 ,改变叶形[1 ,3 ,7 ] ;也有研究
认为 rolB 基因可导致某些植物顶端优势降低[23 ] ,说
明其效应可能与植物种类、遗传背景及原有激素状
态有关 ,但在单子叶植物中鲜有报道。我们的研究
表明 , rolB 基因对水稻形态影响 ,总体上也表现出类
似生长素的生理效应 ,即导致植株矮化、株型紧凑、
叶片直立、分蘖减少 ;但同时对叶片、颖花等器官大
小及库容也有一定的影响 ,使其应用价值受到限制。
然而我们也发现一些株型得到明显改良 ,而其他性
状变化较小的后代材料 ,说明在扩大基础选择群体
的前提下结合其他因素对性状的作用 ,仍有可能得
到符合生产实际需要的育种中间材料。
538　8 期 杨特武等 : rolB 基因导入对农垦 58S内源激素水平、株型和育性的影响 　　　

313 　内源激素与光敏核不育水稻长日照条件下育
性表达的关系
　　前人在光敏核不育水稻长日条件下雄性不育性
与内源激素的关系研究中提出了多种不同内容的单
一激素作用假说[14 ] ,但其共同意图是试图确定某种
单一激素或者在生物合成或代谢途径上存在密切联
系的某些激素在光敏核不育水稻育性转换中的特殊
作用 ,为光敏核不育性的生化机制和分子机理研究
寻找突破口。然而 ,针对这些假说所开展的许多重
复性和验证性研究均未取得有足够说服力的结果 ,
甚至不同研究者还得出不同的结论[14 ] ,因此植物激
素与光敏核不育水稻育性转换的关系至今仍是一个
存有争议的问题。
从本研究结果看 ,长日照条件下 NK58S 原始材
料和组培再生植株叶片和幼穗的 IAA 和 GA 含量均
低于短日照条件下的水平 ,表现所谓的“亏缺”现象 ;
同时转基因植株在长日照条件下的叶片和幼穗 IAA
和 GA 水平较两对照群也有显著升高 ,说明植物激
素与光敏核不育水稻的育性转换确实存在一定的关
系。然而我们也发现 ,尽管长日照条件下转基因植
株的幼穗 IAA 和 GA 含量均已高于短日照条件下
NK58S原始材料的水平 ,但其育性水平 (自交结实率
与花粉可育度)与短日照条件下的 NK58S 原始材料
仍有相当大的差距 ,因而可以说明在我们所检测的
这几种激素范围内 ,单一内源激素水平可能并非是
决定 NK58S育性转换的关键因素。
致　谢 :本研究的遗传转化工作得到华中农业大学
作物遗传改良国家重点实验室林拥军博士指导。
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