硼和生长素对豌豆腋芽及根系形态的影响

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生产上对顶端优势的利用广泛,常利用去顶或者控制侧枝生长来调控植物的形态建成,构造理想株型促进产量。硼在作物生长发育过程中有不可或缺的作用,缺硼影响植株地上部和根系的形态建成,导致减产;顶端优势的维持与生长素在主茎中的浓度水平和浓度梯度的建立有密切的关系,我们推测缺硼对顶端优势的影响与生长素在主茎中的运输有关;另一方面,由于根系的生长素大部分来源于地上部,缺硼对主茎生长素的作用可能影响根系生长。本研究以中豌五号豌豆为材料,设置不同硼水平,去顶处理、外源生长素、生长素运输抑制剂处理,观察缺硼对中豌五号地上部顶端优势和根系生长的影响;直接观察植株形态和腋芽生长情况,来研究缺硼对生长素的主茎运输影响;同时研究不同硼水平条件下地上部生长素变化对根系的影响;实验旨在进一步验证腋芽生长的生长素极性运输流假说和探索根系缺硼症状与生长素水平的关系,为作物形态建成调控提供理论基础。实验主要结果如下:1)实验表明,在加硼条件下(+B)培养30 d的中豌五号豌豆能正常生长并在第7/8节开始进入生殖生长,7/8节及以上腋芽发育成花芽;1-6/7节腋芽休眠不发育。缺硼条件下(-B),中豌五号豌豆株高和地上部鲜重显著下降,且节位减少,节间缩短。缺硼植株顶芽不能发育成花芽并枯死,导致腋芽发育,打破植株的顶端优势。缺硼根系变粗发黄,根系鲜重、总长度、根系总面积、根系总体积显著下降,根平均直径显著增大。表明硼对豌豆的形态建成和生殖生长都有很重要的作用。2)去顶后重新在顶端补充不同浓度生长素(100 mg.L-1、1000 mg.L-1和1500mg.L-1),对+B处理的主茎下端有抑制作用;随着处理时间和浓度增加,抑制作用增强,而对-B处理的主茎下端芽和叶片的生长无明显影响。另外,对比生长素对第2节腋芽的抑制浓度,+B处理的比-B处理的低(分别是100 mg.L-1和1000mg.L-1);另一方面,+B时,100 mg.L-1生长素对第2节腋芽有抑制作用,对第3节腋芽有促进作用。结果反映缺硼不利于生长素极性运输,不利于生长素在主茎中形成浓度梯度调控腋芽生长,反映缺硼可能通过抑制顶芽生长素输出及其主茎运输,促进腋芽生长。3)地上部高浓度的外源生长素抑制了+B根系的总长度和总表面积,对根总体积和根平均直径无明显影响;地上部各浓度生长素对-B根系无显著影响,结合直接对缺硼根系添加生长素促进根系重新生长的研究,说明缺硼对根系的抑制作用,有一部分可能是通过抑制生长素往根系运输,降低根系生长素浓度来实现的。4)+B条件下,去顶和在顶芽下方涂抹5 mmol.L-1生长素运输抑制剂NPA能打破植株的顶端优势,说明顶芽生长素的存在和顶芽生长素的输出可以维系顶端优势,保持顶芽优先生长的表型。-B时在第3节环绕涂抹主茎一圈,生长素在主茎上段积累,能恢复缺硼打破的顶端优势现象。不同部位涂抹的NPA存在剂量效应,NPA处理对腋芽生长的促进或者抑制作用符合生长素极性运输流假说。5)+B条件下,在地上部添加NPA处理,豌豆根系总长度、根系总面积、根系总体积均下降,并与对照有显著差异,结果暗示低水平的生长素不利于根系生长。-B处理时,运输到根系的生长素水平下降后(地上部作NPA处理),根的平均直径显著下降,一定程度减弱了缺硼对根系变粗的影响。说明缺硼导致的根平均直径的增加可能与根系前期的生长素含量增加和积累有关系。结果表明根系指标的变化与根系中生长素浓度水平有关;实验结果能一定程度上反映生长素水平变化促进了缺硼症状的出现,但不能说明二者的先后顺序。综上所述,缺硼抑制豌豆地上部和根系生长。缺硼可能通过抑制顶芽生长素输出及其主茎运输来打破植株顶端优势;同时,缺硼导致的生长素水平变化与根系缺硼症状的出现存在一定关系;硼协同生长素调控豌豆形态建成。
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