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本文以玉米农大108为材料,研究了聚乙二醇(PEG6000)诱导的低水势下玉米的初生根积累ABA维持生长的过程中,过氧化氢(H<,2>O<,2>)和一氧化氮(NO)是否参与以及H<,2>I<,2>和NO之间的关系,并用透射电镜和激光共聚焦的方法加以证明。
试验结果表明,在低水势下(-1.6 MPa),玉米初生根通过积累ABA维持生长,在正常水势下,低浓度(0.5 mM、1 mM)的H<,2>O<,2>促进根生长,而高浓度(5 mM)的H<,2>O<,2>则抑制根的生长,电镜结果表明,在低水势下,玉米维持生长的过程中确有H<,2>O<,2>的积累。用H<,2>O<,2>的清除剂二甲基硫脲(dimethythiourea,DMTU),碘化钾(potas sium iodide,KI)和丙酮酸钠(Na-Pyruvate,Na-pyr),用量分别为: 5 mM、30 mM和30 mM,预处理玉米种子后,玉米初生根的生长几乎完全被抑制,这说明少量的H<,2>O<,2>积累对维持玉米在低水势下初生根的生长是必须的,完全将H<,2>O<,2>清除使得低水势下玉米的初生根无法维持生长。本试验结果提示H<,2>O<,2>参与了ABA诱导低水势下的维持玉米初生根生长的过程,并且少量的H<,2>O<,2>水平促进了根的生长,但由于是重度胁迫,虽然前期ABA激活抗氧化防护系统来维持根的生长,但随着胁迫时间的加长,H<,2>O<,2>会大量积累并影响根的生长。
研究结果同时也发现,在正常水势下,低浓度的NO供体SNP(0.05mM、0.1 mM)能够促进玉米初生根的生长,高浓度的SNP(0.2 mM)则会抑制根的生长。激光共聚焦试验结果显示:低水势下玉米维持初生根生长的过程中有NO参与,用FLU抑制内源ABA并在低水势下培养,发现玉米初生根NO荧光强度显著减弱,但仍能观察到荧光,提示在低水势下,ABA可能是诱导NO产生的主要因素。用NO的清除剂 2-(4-carboxy-phenyl)-4,4,5,5-tetramethylimi-dazoline-1-oxyl-3-oxide(c-PT10)浓度为50μM或一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N-nitro-L-Arg- methyl ester(<,L>NAME)和硝酸还原酶(NR)抑制剂叠氮钠(NaN<,3>)的浓度分别为200μM和50μM处理,低水势下培养发现初生根的生长几乎被完全抑制,说明NO参与了在低水势下ABA维持玉米初生根生长的过程,去除后会对根的维持生长产生极大的抑制作用。
前面的研究证明了H<,2>O<,2>和NO都参与了低水势下ABA维持玉米初生根生长的过程,那么二者是否存在上下游关系,是我们所感兴趣的问题。用NO的清除剂以及抑制剂预处理玉米种子,并在低水势下培养,通过透射电镜的观察玉米初生根部H<,2>O<,2>的沉积情况,发现与低水势下未经NO的清除剂和抑制剂预处理的玉米相比,H<,2>O<,2>的沉积水平几乎没有差异;用H<,2>O<,2>的清除剂预处理玉米种子并在低水势下培养,用激光共聚焦观察玉米根部NO的荧光强度,发现与低水势下未经H<,2>O<,2>的清除剂预处理的玉米根部相比,NO的荧光强度明显减弱,提示H<,2>O<,2>有可能在NO上游。
综上所述,H<,2>O<,2>和NO均参与了低水势下ABA维持玉米初生根生长的过程,并且H<,2>O<,2>有可能在NO上游起作用。