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生长素对花药及植物维管发育作用的研究

冯晓黎  
【摘要】:众所周知,生长素对花药或者花粉发育的作用至关重要。但目前为止,生长素在花中,尤其花药中的分布及所在发育期都不甚清楚。我们利用DR5,一种包含TGTCTC的生长素响应元件转基因拟南芥,来分析活性生长素在花及花药中的分布。通过对GUS活性的检测,发现生长素主要累积在花药和花萼中。花药的累积历经花的10到12期,而花萼的累积于花的12到15期。并且花药中,生长素主要集中在绒毡层和花粉里,其他皮层组织和连接体等也有较弱的表达。进一步,我们寻找到一个在花丝中表达的基因AtPIP5K(拟南芥的磷酯酰肌醇-4-磷酸-5-激酶)来带动iaaL基因的表达来达到降低花丝内生长素流的含量。iaaL基因是一种外源基因,来源于假丁香单胞杆菌,编码吲哚乙酸赖氨酸酯合成酶,它能够催化游离的生长素与赖氨酸形成一种复合物而失去IAA的生理活性,从而在结果上降低了内源生长素的含量。实验结果表明,转基因拟南芥的花丝缩短,花粉发育异常。将同样的载体转入烟草中,我们观察到了与转基因拟南芥相同的表型。有趣的是,花粉的发育异常是由于花粉有丝分裂严重受阻的缘故。最后,[14C]IAA极性运输的检测以及AtPIN1(编码生长素输出载体的基因)在花丝中的表达表明了花丝存在着生长素极性运输的能力。另外,AtPIP5K基因还在根及侧根的维管束和茎的原形成层中表达,因此以同样的原理,我们研究了在这些维管组织中降低生长素后会对维管发育造成怎样的影响。转基因植株在营养生长阶段表型为根短,侧根数目少,植株矮小,顶端优势降低。在茎的发育中,由于影响了原形成层的分裂和分化能力,使其在相应发育期不同形式中的细胞数目变少,最终导致茎的形状变形,限制增粗。虽然此为初步的研究分析,但却对生长素在维管发育上的生理效应给予一个合理的解释。此类报道至今也还没有。


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