谷子矮稈突變體對赤霉素的敏感性研究

郭曉麗

（衡水學院生命科學系 河北 衡水 053000）

赤霉素作為一類重要的植物激素，在植物的生長發育過程中發揮著重要的作用。它能在環境脅迫下調控植物的生長和發育，如葉的伸展、節間間距的變長(細胞伸長)、側根數的減少和種子的萌發誘導等。眾多研究表明，矮化突變體對赤霉素的反應可以分為不敏感型和缺陷型2類，不敏感型主要表現為對赤霉素的反應遲鈍型；缺陷型突變體表現為施加相應的赤霉素之后可恢復到野生型[1，2]。

植物矮稈突變體是培育抗倒伏高產新品種、研究植物矮化調控機理極其重要的材料[3]。“衡谷12號”是河北省農林科學院旱作農業研究所培育的具有矮稈、成穗率高、分蘗性強、早熟等癥狀的谷子矮稈突變體新品種，并在谷子的抗病性、抗倒性、抗逆性等方面較正常植株有所提高[4]。本文通過研究谷子矮稈突變體衡谷12號和對照品種冀谷19號經外源赤霉素處理后在根長、節間間距以及側根數等方面的變化，進一步了解衡谷12號矮稈突變體對赤霉素反應的敏感性。

1 材料和方法

1.1 試驗材料。谷子品種“衡谷12號”、“冀谷19號”均由河北省農科院旱作所提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料培養與處理。每個品種各取300粒種子，經0.1%氯化汞消毒10 min，然后用蒸餾水沖洗3遍。分別播于鋪有3層濕潤濾紙的10個直徑約10 cm的培養皿中，每個培養皿中鋪30粒種子，其中8個培養皿每天澆濃度為0.74μmol/L、2.22μmol/L、6.67μmol/L、20 μmol/L的赤霉素(GA)，4個為1組，并設置1組重復，另外2個培養皿澆等量的蒸餾水作為對照組。每天用蒸餾水處理種子，保持谷子生長時對水分的需求。為了使供試種子發芽更加整齊，進行12 h光照12 h黑暗催芽培養，溫度控制在25℃～28℃。

1.2.2 數據測量與分析。待谷子幼苗培養到1葉1心時，用直尺分別測量衡谷12號和冀谷19號的根長、側根數、節間間距，測量數據精確到0.01 cm。本試驗要重復2次，最后數據用SPSS12.軟件分析。

2 結果與分析

2.1 不同GA濃度對谷子根長的影響。赤霉素在高等植物的生長和發育過程中起著重要的調節作用，它可以促進種子發芽以及植物細胞的伸長[5]。由圖1可知，通過浸漬法處理衡谷12號與冀谷19號后，與未施加赤霉素的幼苗作對比，處理后主根的長度隨著赤霉素濃度的增大呈現上升趨勢，說明赤霉素對植物根系的生長具有促進作用，且赤霉素溶液濃度越高效果越明顯。

圖1 不同濃度赤霉素對衡谷12號和冀谷19號根長的影響

2.2 不同GA濃度對谷子節間間距的影響。在高等植物的生長和發育過程中，赤霉素對植物細胞的影響不僅表現在根長上，對谷子的不同部位都有影響[6]。由圖2可知，通過浸漬法處理衡谷12號與冀谷19號幼苗后，與未施加赤霉素的幼苗作對比，施加赤霉素的幼苗節間間距隨著溶液濃度的增大而增大，說明赤霉素能明顯促進谷子幼苗節間的伸長，且隨著赤霉素溶液濃度的增大，節間間距也增大。

圖2 不同濃度赤霉素對衡谷12號和冀谷19號節間間距的影響

2.3 不同GA濃度對谷子側根數的影響。赤霉素在高等植物的生長和發育過程中不僅具有促進生長的作用，還能夠抑制谷子的側根數[7]。由圖3可知，通過浸漬法處理衡谷12號與冀谷19號幼苗的根系后，與未施加赤霉素的谷子幼苗作對比，發現施加赤霉素的側根數目整體呈現下降趨勢，說明赤霉素對2種谷子幼苗側根的生長有抑制作用，側根數目會隨著赤霉素濃度的增大而減少，但2個品種側根數的減少程度有較大不同。隨著GA濃度的不斷提高，衡谷12號側根數呈現急劇的減少，而冀谷19號用20μmol/L的GA處理時，側根數與對照相比僅減少了0.6。

圖3 不同濃度赤霉素對衡谷12號和冀谷19號側根數影響

3 討論

赤霉素反應敏感型谷子矮稈突變體可以應用于赤霉素生物合成途徑的研究上，一般來說，在這種突變體中，赤霉素合成途徑中的某些步驟被阻斷，就導致了內源赤霉素水平的虧缺[8]。通過本次試驗我們發現衡谷12號矮稈突變體也存在著內源赤霉素水平的缺少，它在幼苗期的根、莖中的赤霉素含量明顯低于對照品種冀谷19號，從而使得水培養的根和莖的節間間距低于赤霉素培養的長度。谷子矮稈品種對赤霉素的反應通常分為敏感型與不敏感型[9]，本試驗通過測量衡谷12號和冀谷19號品種在赤霉素處理前后的根長、節間間距和側根數，初步確定衡谷12號為赤霉素敏感型，但其具體的原因還有待于進一步研究。

我們發現衡谷12號經赤霉素處理以后，從6.67 μmol/L開始有了顯著的差異，到了20 μmol/L時差異更加顯著。由此可以推斷，衡谷12號對赤霉素敏感性強度與根長、節間間距的長度成正比，與側根數成反比，并且濃度越高差異性越顯著。

矮稈突變體赤霉素反應敏感性鑒定方法很多，如點滴法、浸漬法和噴灌法等[10]。本次試驗采用赤霉素浸漬法來鑒定矮稈突變體的反應程度，浸漬法具有操作相對簡單、實驗時間短等優點，但操作過程容易受到污染，并且存在一定的操作誤差，所以針對GA反應敏感性的鑒定需要綜合多種方法，進而得出準確判斷。