低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应
研究了五个氮（N）浓度下（0.01-5 mM）水稻的生物量、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。结果表明，与正常供N水平（2.5 mM）相比，低N（0.01 mM）胁迫下水稻根冠比增加了28%，种子根长度增加了25%，种子根上的侧根密度降低了26%，倒一叶中的生长素含量增加了140%，而根茎结合处和根系的生长素浓度分别下降了22%和60%；RT-PCR的结果表明，低N（0.01 mM）胁迫下水稻根系中OsPIN1a-b、OsPIN2、OsPIN5a-b和OsPIN9基因表达显著下调；而外源生长素NAA和生长素运输抑制剂NPA的施加均能影响到水稻种子根长和种子根上的侧根密度。由此推论，低N胁迫下水稻体内生长素从倒一叶到根系极性运输减少是水稻根系对低N胁迫响应的生理机制之一。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 方法 2
1.2.1 前期培养 2
1.2.2 根形态 2
1.2.3 生长素 2
1.2.4 0SPIN家族基因表达 2
2 数据分析与讨论 3
3 讨论 6
参考文献7
低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应
引言
引言
植物生长发育氮素是极为重要而且需求量极大，N缺乏是限制植物生长的主要因素之一。植物在低营养物质的情况下，植物新陈代谢、生理生化反应以至根系形态发生适应性改变，而这些形态发育及生理的变化对于增强植物对土壤中营养物质的吸收，提高营养物质利用效率，使植物避免低营养物质胁迫的伤害[10]有着重要作用。
目前研究N对根系的影响主要集中在旱地植物如拟南芥、玉米和大麦等。Tian等[1]的研究表明，在N供应水平低的条件下，玉米的主胚根和轴根的伸长受到促进，根长度显著增加，这一特性有利于扩展整体根系所占据的空间，从而提高土壤中N的空间有效性。Cai等[4]的结果表明，低N胁迫下水稻体内的淀粉和蔗糖含量增加，这与拟南芥等双子叶植物的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
结果一致，不同的N浓度对不同植物有不同的影响。低N胁迫下主根不变[5]或者变短[6,7]，侧根密度增加，侧根变长。而水稻的根系形态变化与拟南芥明显不同，赵等[8]的结果表明，在对水稻供应NH4NO3作为N源时，随着N浓度的降低，水稻的总根长、总根表面积、总根体积明显增加。那么水稻的根系是如何响应低N胁迫的呢？本论文研究了五个氮（N）浓度下（0.015 mM）水稻的生物量、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。目的在于揭示水稻根系发生对低N胁迫的响应机制。
1 材料与方法
1．1 材料
1.1.1 前期培养:水稻种子（品种：日本晴）、育苗盘、营养液、NH4NO3标准溶液、Na2SiO4标准溶液、液氮；
1.1.2 根形态:刻度尺；
1.1.3 生长素:分液漏斗、研钵、石油醚、甲醇、离心机；
1.1.4 0SPIN家族基因表达:
1．2 方法
1.2.1 前期培养:种子经30% H2O2消毒30 min，催芽，然后播于盛有蛭石的育苗盘中生长，长至二叶一心时，选择地上部及根系大小形态均一致的幼苗，去种子后清水培养1d，然后移栽至 pH5. 5的国际水稻所( IRRI) 修正营养液中。其中氮素为NH4NO3，在梯度N浓度实验中，N浓度设置依次为0.01、0.2、1、2.5和5mM五个处理。每个处理三个重复。其中Fe2+用 Fe( EDTA Na2 ) 代替， 加入Na2SiO4以保持营养液中的 SiO2 浓度为 120 mgkg1，试验时每天换一次营养液。
1.2.2 根形态: 用刻度尺测量种子根的长度，统计种子根上的侧根数（≥0.5mm），种子根上的侧根密度（侧根密度=侧根数/种子根长）
1.2.3生长素:（1）生长素浓度 水稻培养三周后分部位（根、根茎结合处、倒一叶）采样。样品在液氮下快速研磨至粉末，加入80%甲醇浸提过夜，离心转移上清液，真空旋转蒸发后用等体积石油醚萃取，收集在小瓶中，调节pH至8.5，加0.2 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP），振荡30 min，然后用0.45 μm滤膜过滤。调节pH至3.0。乙酸乙酯萃取后真空旋转蒸发浓缩，纯化的样品再用反相色谱柱分析激素含量[2]。（2）不同外源生长素和生长素运输抑制剂对水稻根系的影响 用不同外源生长素和生长素运输抑制剂培养水稻，观察水稻根系的长度和侧根密度，研究生长素和生长素运输抑制剂对水稻根系的影响，与低N胁迫下的根系状况进行比较。
1.2.4 0SPIN家族基因表达:水稻在分别施以低N（0.01 mM）和正常供N（2.5 mM）营养处理3周，分别采样，立即冻存于液氮中，保存在80℃冰箱中，用于RNA的提取。采用Trizol法提取RNA, CDNA合成采用Fermentas公司的反转录试剂盒，以反转录模板直接进行PIN家族基因表达[2]。
表1 OsPIN家族基因的RTPCR引物序列
Table 1 Primer sequence of OsPIN gene family for RTPCR
基因Gene
引物序列 Primer sequence（5′3′）
OsPIN1a
F:TCATCTGGTCGCTCGTCTGC
R:CGAACGTCGCCACCTTGTTC
OsPIN1b
F:TGCACCCTAGCATTCTCAGCA
R:CCCTCCTCCCAAATTCTACTT
OsPIN1c
F:TCGCACGGGACGCAGTCA
R:CCCGTCCTTCTCGTTCTTGTTC
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 方法 2
1.2.1 前期培养 2
1.2.2 根形态 2
1.2.3 生长素 2
1.2.4 0SPIN家族基因表达 2
2 数据分析与讨论 3
3 讨论 6
参考文献7
低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应
引言
引言
植物生长发育氮素是极为重要而且需求量极大，N缺乏是限制植物生长的主要因素之一。植物在低营养物质的情况下，植物新陈代谢、生理生化反应以至根系形态发生适应性改变，而这些形态发育及生理的变化对于增强植物对土壤中营养物质的吸收，提高营养物质利用效率，使植物避免低营养物质胁迫的伤害[10]有着重要作用。
目前研究N对根系的影响主要集中在旱地植物如拟南芥、玉米和大麦等。Tian等[1]的研究表明，在N供应水平低的条件下，玉米的主胚根和轴根的伸长受到促进，根长度显著增加，这一特性有利于扩展整体根系所占据的空间，从而提高土壤中N的空间有效性。Cai等[4]的结果表明，低N胁迫下水稻体内的淀粉和蔗糖含量增加，这与拟南芥等双子叶植物的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
结果一致，不同的N浓度对不同植物有不同的影响。低N胁迫下主根不变[5]或者变短[6,7]，侧根密度增加，侧根变长。而水稻的根系形态变化与拟南芥明显不同，赵等[8]的结果表明，在对水稻供应NH4NO3作为N源时，随着N浓度的降低，水稻的总根长、总根表面积、总根体积明显增加。那么水稻的根系是如何响应低N胁迫的呢？本论文研究了五个氮（N）浓度下（0.015 mM）水稻的生物量、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。目的在于揭示水稻根系发生对低N胁迫的响应机制。
1 材料与方法
1．1 材料
1.1.1 前期培养:水稻种子（品种：日本晴）、育苗盘、营养液、NH4NO3标准溶液、Na2SiO4标准溶液、液氮；
1.1.2 根形态:刻度尺；
1.1.3 生长素:分液漏斗、研钵、石油醚、甲醇、离心机；
1.1.4 0SPIN家族基因表达:
1．2 方法
1.2.1 前期培养:种子经30% H2O2消毒30 min，催芽，然后播于盛有蛭石的育苗盘中生长，长至二叶一心时，选择地上部及根系大小形态均一致的幼苗，去种子后清水培养1d，然后移栽至 pH5. 5的国际水稻所( IRRI) 修正营养液中。其中氮素为NH4NO3，在梯度N浓度实验中，N浓度设置依次为0.01、0.2、1、2.5和5mM五个处理。每个处理三个重复。其中Fe2+用 Fe( EDTA Na2 ) 代替， 加入Na2SiO4以保持营养液中的 SiO2 浓度为 120 mgkg1，试验时每天换一次营养液。
1.2.2 根形态: 用刻度尺测量种子根的长度，统计种子根上的侧根数（≥0.5mm），种子根上的侧根密度（侧根密度=侧根数/种子根长）
1.2.3生长素:（1）生长素浓度 水稻培养三周后分部位（根、根茎结合处、倒一叶）采样。样品在液氮下快速研磨至粉末，加入80%甲醇浸提过夜，离心转移上清液，真空旋转蒸发后用等体积石油醚萃取，收集在小瓶中，调节pH至8.5，加0.2 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP），振荡30 min，然后用0.45 μm滤膜过滤。调节pH至3.0。乙酸乙酯萃取后真空旋转蒸发浓缩，纯化的样品再用反相色谱柱分析激素含量[2]。（2）不同外源生长素和生长素运输抑制剂对水稻根系的影响 用不同外源生长素和生长素运输抑制剂培养水稻，观察水稻根系的长度和侧根密度，研究生长素和生长素运输抑制剂对水稻根系的影响，与低N胁迫下的根系状况进行比较。
1.2.4 0SPIN家族基因表达:水稻在分别施以低N（0.01 mM）和正常供N（2.5 mM）营养处理3周，分别采样，立即冻存于液氮中，保存在80℃冰箱中，用于RNA的提取。采用Trizol法提取RNA, CDNA合成采用Fermentas公司的反转录试剂盒，以反转录模板直接进行PIN家族基因表达[2]。
表1 OsPIN家族基因的RTPCR引物序列
Table 1 Primer sequence of OsPIN gene family for RTPCR
基因Gene
引物序列 Primer sequence（5′3′）
OsPIN1a
F:TCATCTGGTCGCTCGTCTGC
R:CGAACGTCGCCACCTTGTTC
OsPIN1b
F:TGCACCCTAGCATTCTCAGCA
R:CCCTCCTCCCAAATTCTACTT
OsPIN1c
F:TCGCACGGGACGCAGTCA
R:CCCGTCCTTCTCGTTCTTGTTC
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