独脚金内酯对水稻不定根生长的影响开题报告

1.研究意义

根系是植物吸收养分和水分的最根本系统。与拥有主根系的植物相比，单子叶谷类植物的根系系统基本由复杂的纤维系统和大量的不定根组成。不定根是植物的茎或叶上所发生的根，不定根的萌生受到植物严格管控，以防止产生多余的根系对植物资源造成浪费。由于缺乏稳定可靠的形态学数据使得对不定根生长控制的生理和分子机制的研究变得十分困难【1】。然而，不定根的发育促进作物产量的提高的和对农田的最佳利用有着广泛的共识。

2.国内外研究概况

一些植物激素控制植物不定根的生长，其中生长素起着关键作用【2】。吲哚乙酸（IAA）是有效的生长素中的主要表现形式，其主要诱导不定根和侧根的形成【3】。生长素主要由茎尖根尖及幼叶处形成【4】，在生长素的再分配过程中，生长素的运出载体主要是PIN家族和ABCB/PGP的蛋白质，而流入载体包括AUX1/LAX家族的蛋白质【5】。在水稻中，改变PIN1b基因的表达则会影响不定根的生长发育【6】。一些与生长素有关的水稻突变体表现出侧根的生长存在缺陷。举例说明，crl1/arl1突变体侧根生长明显变少【7】。进一步的研究表明，转运、合成等可以影响生长素含量的过程都会影响植物不定根的形成【8】。

除生长素之外，研究还表明独脚金内酯或其衍生物在调节根系发育上有重要作用【9】。在良好的生长环境下，GR24（一种独脚金内酯类似物）的施用使得主根伸长时对MAX2的依赖增加。当施用相对大剂量的GR24时，主根伸长将会受到抑制【10】。研究表明，拟南芥和豌豆中的独脚金内酯合成受阻突变体和对独脚金内酯不敏感的突变体的不定根生长发育均强于正常植株。然而，进一步的研究发现独脚金内酯及其类似物明确调控水稻中的不定根长度【11】。在拟南芥和西红柿中，对独脚金内酯合成和感应受阻的突变体的侧根密度增加，这表明独脚金内酯及其类似物影响侧根的形成【12】。与上述双子叶植物如拟南芥和西红柿的发现不同，刚萌发十四天的突变体幼苗的侧根数量与野生型和水稻突变体d10、d14无差别【13】。这些结果表明独脚金内酯及其类似物作为植物激素调控植物根系生长是复杂的生物学过程。

参考文献

[1]CoudertY,PrinC,CourtoisB,KhongGN,GantetP.2010.Geneticcontrolofrootdevelopmentinrice,themodelcereal.TrendsinPlantScience15:219226.

[2]JiangK,FeldmanLJ.2003.Rootmeristemestablishmentandmaintenance:theroleofauxin.JournalofPlantGrowthRegulation21:43240.

[3]CooperWC.1936.Transportofroot-forminghormoneinwoodycuttings.PlantPhysiology11:779793.

[4]LjungK,BhaleraoRP,SandbergG.2001.SitesandhomeostaticcontrolofauxinbiosynthesisinArabidopsisduringvegetativegrowth.PlantJournal28:465474.

[5]FrimlJ.2003.Auxintransport-shapingtheplant.CurrentOpinioninPlantBiology6:712.

[6]XuM,ZhuL,ShouHX,WuP.2005.APIN1familygene,OsPIN1,involvedinauxin-dependentadventitiousrootemergenceandtilleringinrice.PlantCellPhysiology46:16741681.

[7]LiuH,WangS,YuX,YuJ,HeX,ZhangS,ShouH,WuP.2005.ARL1,aLOB‐domainproteinrequiredforadventitiousrootformationinrice.PlantJournal43:4756

[8]KitomiY,OgawaA,KitanoH,InukaiY.2008.CRL4regulatescrownrootformationthroughauxintransportinrice.PlantRoot2:1928.

[9]Diaz-SalaC,HutchisonKW,GoldfarbB,GreenwoodMS.1996.Maturationrelatedlossinrootingcompetencebyloblollypinestemcuttings:theroleofauxintransport,metabolismandtissuesensitivity.PhysiolPlant97:481490.

[10]KapulnikY,ResnickN,Mayzlish-GatiE,etal.2011a.Strigolactonesinteractwithethyleneandauxininregulatingroot-hairelongationinArabidopsis.JournalofExperimentalBotany62:29152924.

[11]RuyterSpiraC,KohlenW,CharnikhovaT,etal.2011.PhysiologicaleffectsofthesyntheticstrigolactoneanalogGR24onrootsystemarchitectureinArabidopsis:anotherbelowgroundroleforstrigolactones?PlantPhysiology155:721734.

[12]AriteT,KameokaH,KyozukaJ.2012.StrigolactonePositivelyControlsCrownRootElongationinRice.JournalofPlantGrowthRegulation31:165172.

[13]KoltaiH,DorE,HershenhornJ,etal.2010.Strigolactoneseffectonrootgrowthandroot-hairelongationmaybemediatedbyauxin-effluxcarriers.JournalofPlantGrowthRegulation29:129136.