不同的ABA、GA和H₂O₂配方在调节植物生长发育中的应用的制作方法

专利名称：不同的ABA、GA和H₂O₂配方在调节植物生长发育中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及不同植物激素ABA、 GA和H202配比在调节植物生长发育中的应用。
背景技术：
植物激素是高等植物感受外部环境变化，调节自身生长状态来抵御不良环境、维持生存必不可少的信号分子。经典植物生理学认为脱落酸(abscisic acid，ABA)是一种抑制生长的植物激素，能促使叶子脱落、使芽进入休眠状态、促使马铃薯形成块茎等，对细胞的伸长也有抑制作用，同时ABA也是一种植物胁迫激素；赤霉素(Gibberellin， GA)是一种促进生长的植物激素，多存在于植物体茎端、嫩叶、根尖和果实种子等生长旺盛部分，它能够促进营养生长，加速细胞伸长，防止器官脱落和打破休眠等。施用外源植物激素来控制植物的生长发育，可以更有效地为人们的生产实践服务。 最近的研究认为ABA通过调节活性氧(reactive oxygen species, R0S)(特别是H202)代谢而介导各种生理反应，ROS也是GA信号通路中重要的因子。高等植物细胞壁过氧化物酶(peroxidase, POD)是促进H202产生和积累的主要氧化酶，过氧化氢酶(catalase，CAT)专一清除11202，两种酶共同控制细胞中11202浓度。在正常生长条件下，植物体内的活性氧能够维持在一定水平，在胁迫条件下植物细胞内会产生和积累大量的ROS，过氧化氢酶活性也会发生相应的变化。 我们通过对不同ABA、GA和H202配比在水稻幼根生长发育中作用的分析，确立了两者对植物根系生长发育的调节机制，为农业生产奠定了理论基础和生产实践基础。

发明内容
本发明的目的在于提供了不同ABA、 GA和H202配比在调节植物生长发育中的应用方案。 为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了不同ABA、GA和H202配比在调节植物种子萌发中的应用。 所述的ABA在低浓度时，促进水稻根伸长生长，高浓度时则抑制水稻根伸长生长；GA不论低浓度和高浓度都促进水稻根伸长生长；GA和ABA共同处理时，根长随着两种激素浓度配比变化而不同。 所述的ABA在低于0. 5 M的ABA促进水稻根伸长生长，超过此浓度的ABA抑制根伸长生长；H202与ABA作用效果相似，低于0. 5mM浓度促进水稻根伸长、高于此浓度抑制根水稻根伸长；在0-100 ii M浓度范围内，GA促进水稻根伸长。0. 5 y M ABA禾P 0. 5 y M GA可促进水稻根伸长，但10 y MGA与10 ii M ABA抑制水稻根伸长。
所述的ABA和GA均能够调节水稻根部产生和积累ROS。 所述的ABA通过上调POD和抑制CAT活性来提高水稻根中ROS含量和抑制幼根生长。所述的GA通过下调POD和上调CAT活性来控制水稻根中ROS含量和促进幼根生长。 将ABA、 GA、 H202按照特定的浓度比喷施，可以达到人为调节植物种子萌发和幼苗生长发育的目的。 本发明通过对不同浓度的ABA、 GA、 H202在水稻幼根生长发育中作用的分析，确立了三者对植物根系生长发育的调节机制，为农业生产奠定了理论基础和生产实践基础。


图1为ABA、 GA、 H202单独处理及其交叉处理下水稻根长 图2为ABA和GA影响水稻根中ROS积累情况 图3为ABA和GA影响水稻根中POD和CAT的活性变化情况
具体实施方式
实施例一 各种处理下水稻根长和根芽比分析 如图1所示，选取大小一致、籽粒饱满的种子，经0. 1% HgCl2消毒，3(TC催芽。生长7天，量取各种处理下水稻的根长。 发现低于0. 5 M的ABA促进水稻根伸长生长，超过此浓度的ABA抑制根伸长生长(图1A、E、F) ;H202与ABA作用效果相似，低于0. 5mM浓度促进水稻根伸长生长、高于此浓度抑制根水稻根伸长生长(图1. C、G、H); ABA不仅抑制水稻根的伸长，同时也抑制水稻芽的生长，0-10iiM浓度范围内随着ABA浓度增大，对水稻根和芽的抑制作用逐渐增强(图1E、F) ;11202抑制水稻根的伸长，但并不抑制水稻芽的生长(图1.G、H)。 在0-100 ii M浓度范围内，GA促进水稻根伸长生长(图1. B);
水稻根长随着两种激素浓度配比变化而不同(图1. D) ， 0-0. 5 ii M范围内，随着浓度增大，ABA的抑制作用逐渐减弱，而GA的促进作用逐渐增强，在0.5yM浓度下，ABA的抑制作用达到最弱，GA的促进作用达到最大；在0. 5-10 i！ M范围内，随着浓度增大，ABA的抑制作用逐渐增强，而GA的促进作用逐渐减弱，在10i!M浓度下，水稻种子几乎不能萌发。(TO :0 ii M GA+0 ii M ABA ;T1 :0. 1 ii MGA+O. 5 ii M ABA ;T2 :0. 1 ii M GA+10 ii M ABA ;T3 :10 ii MGA+O. 5 ii M ABA ;T4 :10 ii M GA+10 ii M ABA)
实施例二 各种处理下水稻根中ROS积累情况 DAB组织染色发现(图2):与对照相比，10yM ABA处理下，水稻根尖部位染色为深棕色，随着ABA浓度的增加，染色逐渐加深，表明有大量ROS产生和积累；ABA通过诱导ROS产生和积累来抑制水稻根和芽的生长。 10 ii M GA处理下，根尖部位DAB染色为暗黄色，比ABA处理染色浅，表明GA处理仅有少量ROS产生和积累；10 ii M ABA+GA共同处理，根部DAB染色为深棕色，与单独10 y MABA处理结果一致，表明此种处理下水稻根部依然有大量ROS产生和积累。GA通过诱导产生较少的ROS促进水稻根的生长，在10 M ABA+GA条件下，ABA的抑制作用逐渐增强，GA的促进作用被削弱，水稻根中产生和积累大量ROS，水稻种子几乎不能萌发。
实施例三 不同ABA、 GA和H202配比条件下水稻根中POD和CAT活性变化 生长14天的水稻幼苗用各种试剂处理8小时后，提取总蛋白，分别在470nm和
240nm下测其各自的吸光度，整理作图。 图3所示，10 ii M ABA处理，水稻幼根POD活性高出对照13. 4% ;10 y MGA处理的POD活性比对照低19.0%，10iiM ABA+GA处理，其P0D活性高出对照8. 37%。表明，ABA和GA通过改变POD活性而调节水稻幼根H202产生和积累。同时，10 ii M ABA处理使CAT活性下降14. 8%，而lOiiM GA处理使水稻幼根CAT酶活性上升5. 16%，10iiM ABA+10 y M GA交叉处理使CAT酶活性下降16. 3% 。表明ABA下调CAT活性，促进H202产生和积累，从而抑制了水稻根的伸长；GA上调CAT活性，抑制H202产生和积累，从而促进了水稻根的伸长。
权利要求
不同浓度的ABA、GA和H2O2配比在调节植物生长发育中的应用。
2. 根据权利要求1所述的不同浓度的ABA、GA和H202配比在调节植物生长发育中的应用，其特征在于低浓度ABA或H202促进植物根伸长，高浓度ABA或H202则抑制水稻根伸长；GA促进水稻根伸长；不同浓度ABA、 GA和H202配比对植物根伸长和根芽比例的影响不同。
3. 根据权利1和2所述，不同浓度的ABA和GA配比在调节植物幼根伸长中的应用，其特征在于植物根长随着两种激素浓度配比而变化。GA在0-100 i!M浓度范围内，促进水稻根伸长生长；ABA在0-0. 5 ii M范围内，促进根伸长；ABA在0. 5_10 y M范围内，浓度增大，抑制作用增强；0. 1 y M GA+0. 5 y MABA处理下，植物幼根最长；这些处理下，幼苗茎芽长度基本不受影响。
4. 根据权利1和2所述，不同浓度的11202在调节植物根芽伸长比例中的应用，其特征在于植物根芽比随着H202浓度而变化。0-lmM浓度的H202促进根生长；高于ImM的H202，随着浓度增加，抑制根伸长作用增强；高于150mMH202处理，幼苗茎芽基本正常生长，但无根。
全文摘要
植物激素是高等植物感受外部环境变化，调节自身生长状态来抵御不良环境、维持生存必不可少的信号分子。经典植物生理学认为脱落酸(abscisicacid，ABA)是一种抑制生长的植物激素，赤霉素(Gibberellin，GA)是一种促进生长的植物激素。最近的研究认为ABA通过调节活性氧(reactiveoxygen species，ROS)(特别是H2O2)代谢而介导各种生理反应，ROS也是GA信号通路中重要的因子。我们研究发现，低浓度ABA或H2O2促进水稻根伸长，高浓度ABA或H2O2抑制水稻根伸长；根芽比随着GA和ABA浓度配比而不同；ABA通过上调POD和抑制CAT活性来调节水稻根中ROS含量和根伸长；GA与ABA相反。这些研究阐明了ABA和GA通过调节ROS代谢而调节植物根系生长发育的机制，为使作物农艺性状表达按人们所需求的方向发展奠定了基础。
文档编号A01N59/00GK101785475SQ20091022759
公开日2010年7月28日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者张幸福, 江静, 韩栓 申请人:河南大学