水稻根毛突变体rhl1对不同外源激素处理的响应分析文献综述

 2022-08-05 16:13:39

激素在植物根发育调控中的作用

摘要:植物激素作为微量的有机分子，在植物生长发育、器官发生等生理活动的各个方面起着十分重要的作用。植物激素通常作用于植物激素受体，通过信号转导引发下游基因表达和相应的生理生化反应，进而影响植物根系发育。本文综述了近几年国内外关于植物激素与器官发生关系的研究进展，以期为研究植物激素对水稻作用机制提供参考。

关键词:细胞分裂素、生长素、乙烯、细胞分裂素、赤霉素、根系发育

引言

植物激素是在植物特定的组织内合成，而以极低的浓度在其他组织中发挥作用的活性物质，它通过与特定蛋白受体的相互作用来调节其他细胞的生理过程。主要的植物激素有五大类，分别是生长素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸、赤霉素，它们的分布及含量高低在植物根的形成过程中起着重要的作用[1]。它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应却非常复杂、多样。从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别决定、休眠和脱落等。所以，植物激素对植物的生长发育有重要的调控作用。而植物的根有从土壤中吸收水分和营养物质的功能，所以根的生长发育对植物生长繁殖有很大的影响。

  1. 细胞分裂素对植物根的影响

细胞分裂素是从玉米或其他植物中分离或人工合成的植物激素。一般在植物根部产生，是一类促进细胞分裂的物质，能促进多种组织的分化和生长。与植物生长素有协同作用。是调节植物细胞生长和发育的植物激素。在细胞分裂中起活化作用，也包含在细胞生长和分化及其他相关的生理活动过程中，常见的细胞分裂素有激动素（KT）、玉米素（ZT）、6-苄基氨基嘌呤（6-BA）等。

细胞分裂素对植物根系生长的影响主要表现在抑制主根伸长。有研究通过外源施加CTK提高植物CTK水平以及通过转基因直接改变内源激素含量的方法发现，与对地上部生长发育的促进效应相比，CTK对于根系统的发育具有负调控作用，在双子叶植物中，外源施加CTK使主根长度减小，主根伸长减缓，而通过对转CKX基因得到的CTK缺陷烟草植株中，根系明显增强，主根的伸长加快，长度增加。进一步的研究表明，豌豆中活性CTK形式反式玉米素也抑制不定根的形成。6-BA能抑制吊兰不定根和侧根的伸长，这与CTK对于根系统的发育具有负调控作用有关[2]。

  1. 生长素对植物根的影响

生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称为IAA，其化学本质是吲哚乙酸。另外，4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸等为类生长素。

生长素在根系生长中起重要的作用，可以促进植物侧根和不定根的发生及生长。侧根的发育过程中通过改变养分、水分、温度等因素可以调节生长素的含量、极性运输和信号转导，从而影响侧根的发育。生长素的作用是多部位的，主要参与细胞壁的形成和核酸代谢。用放射性氨基酸饲喂离体组织的实验，证明生长素促进生长的同时也促进蛋白质的生物合成。生长素促进RNA的生物合成尤为显著，因此增加了RNA/DNA及RNA/蛋白质的比率。在各种RNA中合成受促进最多的是rRNA。在对细胞壁的作用上，生长素活化氢离子泵，降低质膜外的pH值，还大大提高细胞壁的弹性和可塑性，从而使细胞壁变松，并提高吸水力。鉴于生长素影响原生质流动的时间阈值是2分钟，引起胚芽鞘伸长的是15分钟，时间极短，故认为其作用不会是通过影响基因调控，可能是通过影响蛋白质（特别是细胞壁或质膜中的蛋白质）合成中的翻译过程而改变。

发达的根系对植物正常的生命活动及抵抗不良环境具有重要作用。根系的生长发育与许多因素有关, 生长素是其中最重要的因素之一。植物激素生长素也是根毛形成的关键调节剂。在根毛发育过程中，正确的细胞命运分配、平面极性的确定和起始位置的选择需要适当的生长素分布。此外，生长素是根毛形状和大小的重要调节剂，可以整合发育和环境信息[4]。AHKAMI等[10]研究发现，生长素在不定根发育的不同时期发挥的作用不同。在不定根的诱导时期，IAA促进不定根的发育;在不定根的形成后期，高浓度的IAA会抑制不定根的发育。生长素的定向运输也在不定根的形成过程中发挥着重要的作用。

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