牛血清白蛋白對連香樹扦插繁殖的影響

黃紹輝+劉艷

摘要：為探討牛血清白蛋白（BSA）與植物扦插苗根系發育的關系，以瀕危植物連香樹（Cercidiphyllum japonicum）為試驗材料， 研究不同濃度外源BSA對連香樹扦插苗的生理和形態響應。結果表明，BSA濃度低于7.58 μmol/L時，與對照相比，提高了扦插苗的生根率、顯著增加側根數和平均根長，使植物內源赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）、玉米素（ZR）和生長素（IAA）含量的變化向有利于根系形成和生長的方向變化，對扦插苗不定根形成有不同程度的促進作用。而高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理與對照相比，降低了扦插苗的生根率、顯著減少側根數和平均根長，使植物內源GA、ABA、ZR和IAA含量向不利于根系形成和生長的方向變化，對扦插苗不定根形成有不同程度的抑制作用。

關鍵詞：牛血清白蛋白;連香樹（Cercidiphyllum japonicum）;扦插繁殖;根系;植物內源激素

中圖分類號：Q949.746.4;S615 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）23-5922-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.23.032

Effects of Bovine Serum Albumin on Propagation of Cercidiphyllum japonicum Cutting

HUANG Shao-hui，LIU Yan

（College of Environmental Engineering， Xuzhou Institute of Technology， Xuzhou 221008， Jiangsu， China）

Abstract：Endangered plant Cercidiphyllum japonicum was used to investigate the relationship between bovine serum albumin （BSA） and the development of plant cuttings root system. Physiological and morphological responses to exogenous BSA of different concentrations were studied. The results showed that applying appropriate BSA（≤7.58 μmol/L） was able to increase the cutting root rate and lateral root number and average length of root，enhance root activity and conducive the plant endogenous GA，ABA，ZR and IAA content changed in the direction of promoting the growth of roots and adventitious root formation of cuttings. However，high concentrations of BSA（≥15.15 μmol/L） have different extent inhibition effects，and reduce the number of lateral roots，average root length and rooting rate than the control，and the plant endogenous GA，ABA，ZR and IAA content changed in the direction of inhibiting adventitious root formation and the growth of root in different degrees.

Key words：bovine serum albumin;Cercidiphyllum japonicum;cutting propagation;root system;plant endogenous hormone

連香樹（Cercidiphyllum japonicum）為國家二級瀕危保護植物，在系統演化中處于比較原始的地位[1]。其居群間基因交流困難[2]，為短時間短距離風媒傳粉[3]，在干旱脅迫下，連香樹種子萌發和幼苗生長受到抑制[4]。開展連香樹的有性繁殖和無性繁殖研究，對于保護和發展該瀕危物種種質資源具有重要的意義。

本試驗采用蛭石、珍珠巖和河沙組成連香樹嫩枝扦插的培養基，以無菌水處理的作為對照，探討連香樹插穗對不同濃度牛血清白蛋白（BSA）浸泡處理的形態和生理反應，為評估蛋白質如何影響植物扦插繁殖生根提供基礎資料。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

連香樹插穗于2014年3月1日采自南京中山植物園。

1.2 ?試驗處理

選取長8～10 cm、直徑0.8～1.0 cm并保留2～3個半葉的連香樹插穗。剪好的插穗馬上放入水中保持濕潤，防止水分喪失。插穗形態學的下部用低濃度的糖溶液浸泡1 h，再用0.3%～0.5% KMnO4消毒30 min，接著用500 mg/L萘乙酸處理4 h，然后用濃度為1.52、7.58、15.15、22.73、45.45 μmol/L的牛血清白蛋白（BSA）浸泡處理插穗基部4 h，無菌水沖洗后進行扦插，每個濃度處理50株插穗。用無菌水浸泡作對照處理。2014年3月3日把插穗扦插在培養基質中。endprint

蛭石、珍珠巖與河沙按1∶1∶2比例混合配制成扦插基質，在扦插前10 d每公頃施用15 kg多菌靈進行基質消毒。采用直插法進行苗床扦插，扦插深度為插穗長度的60%，密度為50株插穗/m2。扦插后立即澆1次水并及時遮陰處理。每個處理重復3次。通過自動噴霧裝置，使棚內相對濕度控制在80%左右，溫度保持在25 ℃左右，光照度為1/3～ 1/2自然光。

扦插25 d后插穗開始生根，保持基質濕潤，但不能過分潮濕，及時中耕除草施肥，促進扦插苗的健康生長。

1.3 ?相關指標測定

2015年2月21日檢測生根率、生根數量和根的長度。在生根過程中，用酶聯免疫吸附法測定赤霉素（GA）、生長素（IAA）、脫落酸（ABA）和玉米素（ZR）等4種內源激素的含量。采用美國原裝進口酶標儀寶特Elx800進行檢測，OD精準度<1%（2.0 OD）。

1.4 ?數據處理

內源激素的測定結果采用IBM SPSS Statistics21進行計算;采用GraphPad Prism6作圖分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?BSA處理對插穗生根率的影響

低濃度到中等濃度BSA（≤7.58 μmol/L）浸泡處理連香樹插穗，使插穗生根率提高;高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）浸泡處理使插穗生根率明顯降低（圖1A）。1.52、7.58 μmol/L BSA浸泡處理插穗，連香樹扦插生根率分別比對照提高4.2個百分點和2.1個百分點。15.15、22.73和45.45 μmol/L BSA浸泡處理插穗，扦插生根率分別比對照降低18.7、22.9和27個百分點。

經處理后，連香樹插穗的平均生根數和平均根長見圖1B、1C。低濃度到中等濃度BSA（≤7.58 μmol/L）浸泡處理下，根長和根數增加，而在高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理下均降低。SPSS統計分析表明，1.52 μmol/L BSA浸泡處理顯著增加（P<0.05）側根數量和側根長度，而45.45 μmol/L BSA處理顯著降低（P<0.05）側根數量和側根長度。

2.2 ?植物內源激素GA含量的變化

連香樹插穗在扦插后第1周，低濃度處理和高濃度BSA處理的GA含量均降低（圖2）。高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理的插穗GA含量在第2周增加，而中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的插穗GA含量則仍然下降。到第3周時，中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的插穗GA含量增加，而高濃度BSA處理的插穗GA含量則降低。此后，高濃度處理的插穗，其GA含量在第4周迅速上升后又持續快速降低。中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的插穗，其GA含量在第4、第5周持續下降，從第6周開始緩慢增加。對照插穗的GA含量變化趨勢與高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理的插穗一致，但每周的變化幅度小于高濃度處理。

2.3 ?植物內源激素IAA含量的變化

各濃度處理的連香樹插穗扦插后，IAA的含量在第1周均迅速下降（圖3）。中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的插穗，IAA含量第2周緩慢增加，第3周快速增加，第4周下降，但第5周至第7周又緩慢增加。對照插穗的IAA含量在第2周快速增加，第3周又迅速減少，第4周出現增加，第5周又迅速減少，第6至第7周連續緩慢減少。高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理的插穗，IAA含量變化趨勢與對照一致，但變化的幅度比對照大。

2.4 ?植物內源激素ABA含量的變化

各濃度BSA處理的連香樹插穗扦插后，ABA的含量在第1周均降低（圖4）。中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的插穗，ABA的含量在第2周仍然降低，而高濃度BSA處理的則增加;第3周至第7周，連香樹插穗ABA含量呈增加-下降-增加-下降的趨勢。而高濃度BSA處理的插穗到第3周時ABA含量下降，第4周上升到一個高值，第5周又迅速下降，第6周、第7周持續緩慢下降。對照插穗的ABA含量變化趨勢與高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理的插穗一致，但每周的變化幅度小于高濃度處理。

2.5 ?植物內源激素ZR含量的變化

中低濃度BSA（≤7.58 μmol/L）處理的連香樹插穗，ZR含量在扦插后第1至第3周連續下降（圖5），第4周快速增加，第5周快速下降，第6周、第7周則持續緩慢下降。高濃度BSA（≥15.15 μmol/L）處理的連香樹插穗，ZR含量在扦插后第1周迅速下降，第2周至第3周則緩慢下降，第4周又迅速增加，第5周迅速減小，第6周、第7周則持續緩慢下降。對照ZR含量的變化趨勢與高濃度BSA處理的一致，但變化的幅度比高濃度BSA處理的小。

3 ?小結與討論

對瀕危物種連香樹的研究表明，較低濃度的BSA有利于扦插苗在逆境下生存，并很快形成新根，促進根系發育。高濃度的BSA則不利于誘導新根的形成和發育。扦插繁殖是植物體的一部分離開親本在逆境中再生新個體過程，推測外源有機氮有利于植物對逆境的適應，并產生形態和生理反應。另外，這種反應與該有機氮的濃度有關。

測定了連香樹插穗對高分子質量有機氮脅迫的反應。結果表明，外源蛋白質BSA對植物形態和內源激素的影響與有機氮的濃度有關。以無菌水處理的為對照，研究結果與此一致，即不管植物的營養狀態如何，根系對有機營養顯示出明顯反應[5]。不同濃度的BSA影響插穗生根率，通過影響側根的形成改變根系結構，快速減少插穗扦插后內源植物激素如ZR、IAA、ABA、GA的含量，并且隨著BSA濃度變化而發生波動。endprint

植物激素在調節植物生長、發育和對脅迫的反應等方面均起著重要的作用[6]。植物激素通過復雜的信號轉導途徑，形成復雜的相互作用網絡，調節植物的生長和發育以響應外部環境的刺激。在植物激素對植物發育的可塑性調控研究中，植物根是一個特別有用的系統[7]。在根系中，生長素參與側根的形成，維持頂端優勢和不定根的形成[8]。現已證明不定根形成的所有階段都依賴于內源性或外源性生長素調節[9]。此外，外源生長素會促進不定根的形成和增加再生根的數量[10]。雖然生長素在根的生長發育中起著至關重要的作用，其他幾種植物激素則通過調節生長素的作用，進而影響根系的發育和結構[11]。因此，在扦插繁殖中可以通過測定內源激素含量來了解插穗對逆境脅迫的反應。試驗表明，在突然遭遇逆境時，植物的4種內源激素（IAA、ABA、ZR、GA）含量會降到最低。然而，外源有機氮BSA會不同程度地改變這種變化。低濃度的BSA會改變連香樹插穗4種內源激素的含量和比例，促進根系發育。但較高濃度的外源BSA將改變4種內源激素的含量和比例且不利于根的形成。

對植物生長發育有影響的4種激素的研究已有相關報道。例如，生長素會強烈降低再生根的伸長生長[12];純化的沉積腐殖酸的作用與根系中NO和IAA濃度的增加以及依賴于NO-IAA途徑的乙烯和ABA增加有功能上的聯系[13];側根在植物根系對生長素和細胞分裂素平衡的可塑性反應中至關重要[14];已有在蛋白質組水平上ABA參與水稻幼苗對脅迫反應的證據[15];ABA會明顯抑制新梢生長以及OsKRP4、OsKRP5和OsKRP6基因的表達[16];外源細胞分裂素的應用會抑制側根的形成，減少細胞分裂素水平使轉基因擬南芥植株顯示出增加根分支和初生根生長[11];有證據表明晚香玉數量特征受GA3處理的影響[17]。試驗增加了對有機氮影響植物插穗根系生長和內源激素變化的理解，強調了瀕危物種經營中應用有機氮的必要性，擴大了插穗根系形成試驗體系中已有的知識。

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