牛血清白蛋白对连香树扦插繁殖的影响

黄绍辉+刘艳

摘要：为探讨牛血清白蛋白（BSA）与植物扦插苗根系发育的关系，以濒危植物连香树（Cercidiphyllum japonicum）为试验材料， 研究不同浓度外源BSA对连香树扦插苗的生理和形态响应。结果表明，BSA浓度低于7.58 μmol/L时，与对照相比，提高了扦插苗的生根率、显著增加侧根数和平均根长，使植物内源赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）、玉米素（ZR）和生长素（IAA）含量的变化向有利于根系形成和生长的方向变化，对扦插苗不定根形成有不同程度的促进作用。而高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理与对照相比，降低了扦插苗的生根率、显著减少侧根数和平均根长，使植物内源GA、ABA、ZR和IAA含量向不利于根系形成和生长的方向变化，对扦插苗不定根形成有不同程度的抑制作用。

关键词：牛血清白蛋白;连香树（Cercidiphyllum japonicum）;扦插繁殖;根系;植物内源激素

中图分类号：Q949.746.4;S615        文献标识码：A        文章编号：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

连香树（Cercidiphyllum japonicum）为国家二级濒危保护植物，在系统演化中处于比较原始的地位[1]。其居群间基因交流困难[2]，为短时间短距离风媒传粉[3]，在干旱胁迫下，连香树种子萌发和幼苗生长受到抑制[4]。开展连香树的有性繁殖和无性繁殖研究，对于保护和发展该濒危物种种质资源具有重要的意义。

本试验采用蛭石、珍珠岩和河沙组成连香树嫩枝扦插的培养基，以无菌水处理的作为对照，探讨连香树插穗对不同浓度牛血清白蛋白（BSA）浸泡处理的形态和生理反应，为评估蛋白质如何影响植物扦插繁殖生根提供基础资料。

1  材料与方法

1.1  材料

连香树插穗于2014年3月1日采自南京中山植物园。

1.2  试验处理

选取长8～10 cm、直径0.8～1.0 cm并保留2～3个半叶的连香树插穗。剪好的插穗马上放入水中保持湿润，防止水分丧失。插穗形态学的下部用低浓度的糖溶液浸泡1 h，再用0.3%～0.5% KMnO4消毒30 min，接着用500 mg/L萘乙酸处理4 h，然后用浓度为1.52、7.58、15.15、22.73、45.45 μmol/L的牛血清白蛋白（BSA）浸泡处理插穗基部4 h，无菌水冲洗后进行扦插，每个浓度处理50株插穗。用无菌水浸泡作对照处理。2014年3月3日把插穗扦插在培养基质中。endprint

蛭石、珍珠岩与河沙按1∶1∶2比例混合配制成扦插基质，在扦插前10 d每公顷施用15 kg多菌灵进行基质消毒。采用直插法进行苗床扦插，扦插深度为插穗长度的60%，密度为50株插穗/m2。扦插后立即浇1次水并及时遮阴处理。每个处理重复3次。通过自动喷雾装置，使棚内相对湿度控制在80%左右，温度保持在25 ℃左右，光照度为1/3～ 1/2自然光。

扦插25 d后插穗开始生根，保持基质湿润，但不能过分潮湿，及时中耕除草施肥，促进扦插苗的健康生长。

1.3  相关指标测定

2015年2月21日检测生根率、生根数量和根的长度。在生根过程中，用酶联免疫吸附法测定赤霉素（GA）、生长素（IAA）、脱落酸（ABA）和玉米素（ZR）等4种内源激素的含量。采用美国原装进口酶标仪宝特Elx800进行检测，OD精准度<1%（2.0 OD）。

1.4  数据处理

内源激素的测定结果采用IBM SPSS Statistics21进行计算;采用GraphPad Prism6作图分析。

2  结果与分析

2.1  BSA处理对插穗生根率的影响

低浓度到中等浓度BSA（≤7.58 μmol/L）浸泡处理连香树插穗，使插穗生根率提高;高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）浸泡处理使插穗生根率明显降低（图1A）。1.52、7.58 μmol/L BSA浸泡处理插穗，连香树扦插生根率分别比对照提高4.2个百分点和2.1个百分点。15.15、22.73和45.45 μmol/L BSA浸泡处理插穗，扦插生根率分别比对照降低18.7、22.9和27个百分点。

经处理后，连香树插穗的平均生根数和平均根长见图1B、1C。低浓度到中等浓度BSA（≤7.58 μmol/L）浸泡处理下，根长和根数增加，而在高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理下均降低。SPSS统计分析表明，1.52 μmol/L BSA浸泡处理显著增加（P<0.05）侧根数量和侧根长度，而45.45 μmol/L BSA处理显著降低（P<0.05）侧根数量和侧根长度。

2.2  植物内源激素GA含量的变化

连香树插穗在扦插后第1周，低浓度处理和高浓度BSA处理的GA含量均降低（图2）。高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理的插穗GA含量在第2周增加，而中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的插穗GA含量则仍然下降。到第3周时，中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的插穗GA含量增加，而高浓度BSA处理的插穗GA含量则降低。此后，高浓度处理的插穗，其GA含量在第4周迅速上升后又持续快速降低。中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的插穗，其GA含量在第4、第5周持续下降，从第6周开始缓慢增加。对照插穗的GA含量变化趋势与高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理的插穗一致，但每周的变化幅度小于高浓度处理。

2.3  植物内源激素IAA含量的变化

各浓度处理的连香树插穗扦插后，IAA的含量在第1周均迅速下降（图3）。中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的插穗，IAA含量第2周缓慢增加，第3周快速增加，第4周下降，但第5周至第7周又缓慢增加。对照插穗的IAA含量在第2周快速增加，第3周又迅速减少，第4周出现增加，第5周又迅速减少，第6至第7周连续缓慢减少。高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理的插穗，IAA含量变化趋势与对照一致，但变化的幅度比对照大。

2.4  植物内源激素ABA含量的变化

各浓度BSA处理的连香树插穗扦插后，ABA的含量在第1周均降低（图4）。中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的插穗，ABA的含量在第2周仍然降低，而高浓度BSA处理的则增加;第3周至第7周，连香树插穗ABA含量呈增加-下降-增加-下降的趋势。而高浓度BSA处理的插穗到第3周时ABA含量下降，第4周上升到一个高值，第5周又迅速下降，第6周、第7周持续缓慢下降。对照插穗的ABA含量变化趋势与高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理的插穗一致，但每周的变化幅度小于高浓度处理。

2.5  植物内源激素ZR含量的变化

中低浓度BSA（≤7.58 μmol/L）处理的连香树插穗，ZR含量在扦插后第1至第3周连续下降（图5），第4周快速增加，第5周快速下降，第6周、第7周则持续缓慢下降。高浓度BSA（≥15.15 μmol/L）处理的连香树插穗，ZR含量在扦插后第1周迅速下降，第2周至第3周则缓慢下降，第4周又迅速增加，第5周迅速减小，第6周、第7周则持续缓慢下降。对照ZR含量的变化趋势与高浓度BSA处理的一致，但变化的幅度比高浓度BSA处理的小。

3  小结与讨论

对濒危物种连香树的研究表明，较低浓度的BSA有利于扦插苗在逆境下生存，并很快形成新根，促进根系发育。高浓度的BSA则不利于诱导新根的形成和发育。扦插繁殖是植物体的一部分离开亲本在逆境中再生新个体过程，推测外源有机氮有利于植物对逆境的适应，并产生形态和生理反应。另外，这种反应与该有机氮的浓度有关。

测定了连香树插穗对高分子质量有机氮胁迫的反应。结果表明，外源蛋白质BSA对植物形态和内源激素的影响与有机氮的浓度有关。以无菌水处理的为对照，研究结果与此一致，即不管植物的营养状态如何，根系对有机营养显示出明显反应[5]。不同浓度的BSA影响插穗生根率，通过影响侧根的形成改变根系结构，快速减少插穗扦插后内源植物激素如ZR、IAA、ABA、GA的含量，并且随着BSA浓度变化而发生波动。endprint

植物激素在调节植物生长、发育和对胁迫的反应等方面均起着重要的作用[6]。植物激素通过复杂的信号转导途径，形成复杂的相互作用网络，调节植物的生长和发育以响应外部环境的刺激。在植物激素对植物发育的可塑性调控研究中，植物根是一个特别有用的系统[7]。在根系中，生长素参与侧根的形成，维持顶端优势和不定根的形成[8]。现已证明不定根形成的所有阶段都依赖于内源性或外源性生长素调节[9]。此外，外源生长素会促进不定根的形成和增加再生根的数量[10]。虽然生长素在根的生长发育中起着至关重要的作用，其他几种植物激素则通过调节生长素的作用，进而影响根系的发育和结构[11]。因此，在扦插繁殖中可以通过测定内源激素含量来了解插穗对逆境胁迫的反应。试验表明，在突然遭遇逆境时，植物的4种内源激素（IAA、ABA、ZR、GA）含量会降到最低。然而，外源有机氮BSA会不同程度地改变这种变化。低浓度的BSA会改变连香树插穗4种内源激素的含量和比例，促进根系发育。但较高浓度的外源BSA将改变4种内源激素的含量和比例且不利于根的形成。

对植物生长发育有影响的4种激素的研究已有相关报道。例如，生长素会强烈降低再生根的伸长生长[12];纯化的沉积腐殖酸的作用与根系中NO和IAA浓度的增加以及依赖于NO-IAA途径的乙烯和ABA增加有功能上的联系[13];侧根在植物根系对生长素和细胞分裂素平衡的可塑性反应中至关重要[14];已有在蛋白质组水平上ABA参与水稻幼苗对胁迫反应的证据[15];ABA会明显抑制新梢生长以及OsKRP4、OsKRP5和OsKRP6基因的表达[16];外源细胞分裂素的应用会抑制侧根的形成，减少细胞分裂素水平使转基因拟南芥植株显示出增加根分支和初生根生长[11];有证据表明晚香玉数量特征受GA3处理的影响[17]。试验增加了对有机氮影响植物插穗根系生长和内源激素变化的理解，强调了濒危物种经营中应用有机氮的必要性，扩大了插穗根系形成试验体系中已有的知识。

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