EDTA對吊蘭根生長和負向光性的影響

摘要：研究了在水培液中添加乙二胺四乙酸（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ，ＥＤＴＡ）后對吊蘭［Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｕｍ ｃｏｍｏｓｕｍ （Ｔｈｕｎｂ．）Ｂａｋｅｒ］的根生長和負向光性的影響，結果發現，ＥＤＴＡ抑制吊蘭根的生長和負向光性彎曲度，抑制程度隨著ＥＤＴＡ濃度的增加而加劇，當ＥＤＴＡ濃度達到１．０ ｍｇ／Ｌ時，吊蘭根尖出現壞死；吊蘭根尖壞死的過程為先從根尖生長點開始出現紅色斑點，然后逐漸向伸長區和成熟區擴散，顏色也逐漸轉變為褐色至黑色；ＥＤＴＡ還影響吊蘭根毛的形成，不添加ＥＤＴＡ時，吊蘭根在水培液中形成的根毛少，ＥＤＴＡ濃度在０．１～０．５ ｍｇ／Ｌ之間時，隨著ＥＤＴＡ濃度的增加，根毛數量不斷增加，濃度大于０．５ ｍｇ／Ｌ后又不斷減少，當濃度達到１．０ ｍｇ／Ｌ時，根毛消失。

關鍵詞：吊蘭；根生長；負向光性；乙二胺四乙酸

中圖分類號：Ｓ６８２．３６；Ｑ９４５．７；Ｏ６２３．７３６ 文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）10－2036-02

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＥＤＴＡ ｏｎ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｔｒｏｐｉｓｍ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｕｍ ｃｏｍｏｓｕｍ Ｒｏｏｔ

ＣＨＥＮ Ｙａｎ，ＦＡＮ Ｙｕａｎ－ｙｕａｎ，ＦＡＮＧ Ｙｕａｎ－ｐｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｊｕａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ ４３８０００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＥＤＴＡ （Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ） ｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｔｒｏｐｉｓｍ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｕｍ ｃｏｍｏｓｕｍ （Ｔｈｕｎｂ．） Ｂａｋｅｒ ｒｏｏｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＥＤＴＡ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｎｄ ａｎｇｌｅ； ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｗａｓ ａｇｇｒａｖａｔｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ＥＤＴＡ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ. Tｈｅ ｒｏｏｔ ｔｉｐ ｎｅｃｒｏｓｉｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ＥＤＴＡ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ １．０ ｍｇ／Ｌ. ＥＤＴＡ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｏｔ ｈａｉｒ， ｍｏｒｅ ｒｏｏｔ ｈａｉｒ would ａｐｐｅａｒ ｗｈｅｎ ＥＤＴＡ ｗａｓ ０．１ ｍｇ／Ｌ ｔｏ ０．５ ｍｇ／Ｌ but ｌｅｓｓ ｗｈｅｎ ＥＤＴＡ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ０．５ ｍｇ／Ｌ， when EDTA concentration was 1.0 ｍｇ／Ｌ， root hair disappeared．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｕｍ ｃｏｍｏｓｕｍ（Ｔｈｕｎｂ．） Ｂａｋｅｒ； root growth； ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｔｒｏｐｉｓｍ； ＥＤＴＡ

乙二胺四乙酸（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ，ＥＤＴＡ）是一種金屬離子螯合劑，且有很強的親鈣性，可以螯合細胞壁和細胞膜上的鈣離子，從而影響細胞對鈣的吸收［１］。Ｃａ２＋作為細胞內信號、外信號的重要第二信使，在調節植物細胞信號傳遞方面起著關鍵的作用，能調控幾乎所有的生理活動［２］。植物的向光性反應是植物受單側光源照射時所引起的定向生長運動，擬南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ Ｌ．）、水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）、稗草（Ｅｃｈｉｎｏｃｈｌｏａ ｃｒｕｓｇａｌｌｉ Ｌ．）、千金子（Ｌｅｐｔｏｃｈｌｏａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｌ．）、牛筋草（Ｅｌｅｕｓｉｎｅ ｉｎｃｌｉｃａ Ｌ．）、大狗尾草（Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ Ｌ．）、鱧腸（Ｅｃｌｉｐｔａ ｐｒｏｓｔｒａｔｅ Ｌ．）和風信子（Ｈｙａｃｉｎｔｈｕｓ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ Ｌ．）等植物的根均具有負向光性生長特性［３－５］，鈣信號在水稻根負向光性形成中起著重要的作用［１］。試驗在總結前人研究的基礎上，初步探討了ＥＤＴＡ對吊蘭［Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｕｍ ｃｏｍｏｓｕｍ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｂａｋｅｒ］根生長和負向光性的影響與鈣信號的關系，現將結果報告如下。

１材料與方法

１．１吊蘭根的培養

供試材料為實驗室培養的寬葉吊蘭［Ｃ． ｃｏｍｏｓｕｍ ｖａｒ． ｖａｒｉｅｇａｔｅ］。取長勢良好的吊蘭，去掉根系后插入水下２ ｃｍ，對玻璃缸進行黑布遮光，使根系在暗中進行生長。待新根長出約１～２ ｃｍ后，選42株作為試驗材料。

１．２單側光處理

光源選用４０ Ｗ的日光燈，僅對玻璃方缸的一側進行照光，移動光源與吊蘭根之間的距離，使各玻璃方缸中的吊蘭根受光均勻［４］。

１．３外源ＥＤＴＡ處理單側光照射下的根

設7個處理，每處理６株培養好的吊蘭，均用單側光照射吊蘭根，在處理2至處理7的培養液中分別加入０．０５、０．１０、０．３０、０．５０、０．８０、１．００ ｍｇ／Ｌ的ＥＤＴＡ進行處理，處理1培養液中不加ＥＤＴＡ，作為對照組。

１．４觀察記錄

在培養后的第一天、第二天、第三天分別用數碼相機拍攝經不同處理后的吊蘭根，并用直尺測量單位時間內根的生長量，計算生長速率；用量角器測量根負向光性傾斜角度（根的負向光性傾斜角度是指根生長方向與重力線的夾角），用徒手切片法制作顯微觀察片，觀察吊蘭根毛的生長狀況［４］。

２結果與分析

２．１ＥＤＴＡ對吊蘭根生長和負向光性影響

ＥＤＴＡ對吊蘭根的生長和負向光性的影響結果見表１，從表１可見，ＥＤＴＡ抑制了吊蘭根生長和負向光性的形成，并且隨著ＥＤＴＡ濃度的增加，抑制程度也不斷加大；當ＥＤＴＡ濃度達到１．００ ｍｇ／Ｌ時，吊蘭根尖出現壞死，壞死的部位從根尖生長點不斷向上擴展，壞死斑點起初呈現紅色，之后逐漸變為褐色至黑色（圖１）。

２．２ＥＤＴＡ對吊蘭根尖根毛形成的影響

在顯微鏡下發現，ＥＤＴＡ處理對吊蘭根尖根毛的形成有一定的影響。未經ＥＤＴＡ處理的吊蘭根尖根毛數量少而顯得光滑（圖２）；當ＥＤＴＡ濃度處于０．１０～０．５０ ｍｇ／Ｌ之間時，根毛數量隨著濃度的增加而增加；當ＥＤＴＡ濃度為０．５０ ｍｇ／Ｌ時，根毛數量最多（圖３），隨后開始減少；當ＥＤＴＡ濃度為１．００ ｍｇ／Ｌ時，根毛則消失。

３討論

ＥＤＴＡ是鈣離子的螯合劑，可螯合細胞外的鈣離子，降低外鈣跨膜內流，從而影響細胞對鈣離子的吸收［１］。鈣離子是細胞生命活動過程中作用廣泛的重要第二信使，與細胞功能、細胞代謝和信號傳導密切相關［２］。細胞內鈣離子的來源主要有兩條途徑，一是外鈣跨膜內流，二是胞內鈣庫釋放［６］。植物體內鈣離子的作用主要有兩個方面，一方面鈣具有營養功能，另一方面又具有獨特的信使作用，這兩方面的作用在吊蘭根的生長量增加上都必不可少；吊蘭根負向光性形成與鈣信號傳導過程密切相關［１］。因此，ＥＤＴＡ對吊蘭根系生長和負向光性的抑制作用可能是因為抑制了鈣離子的吸收而造成的。

然而我們發現，ＥＤＴＡ對吊蘭根系生長的影響是雙方面的，一方面抑制生長和負向光性的形成，另一方面，０．１０～０．５０ ｍｇ／Ｌ的ＥＤＴＡ卻促進根毛的形成。根毛是根表皮細胞向外延伸而形成的，涉及細胞壁和細胞質膜的擴大與延伸。前人研究表明，細胞壁中含有大量的鈣離子，其中一部分與果膠酸結合形成果膠酸鈣，而果膠酸鈣可起到穩定細胞壁結構的作用［７］。因此，我們推測，少量的ＥＤＴＡ可能螯合了表皮細胞中部分果膠酸鈣中的鈣離子，從而使得細胞壁松弛，細胞體積得以擴大，進而向外延伸形成根毛。

參考文獻：

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［７］ 周衛，汪洪．植物鈣吸收、轉運及代謝的生理和分子機理［Ｊ］． 植物學通報，２００７，２４（６）：７６２－７７８．

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