谷子矮秆突变体对赤霉素的敏感性研究

郭晓丽

（衡水学院生命科学系 河北 衡水 053000）

赤霉素作为一类重要的植物激素，在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用。它能在环境胁迫下调控植物的生长和发育，如叶的伸展、节间间距的变长(细胞伸长)、侧根数的减少和种子的萌发诱导等。众多研究表明，矮化突变体对赤霉素的反应可以分为不敏感型和缺陷型2类，不敏感型主要表现为对赤霉素的反应迟钝型；缺陷型突变体表现为施加相应的赤霉素之后可恢复到野生型[1，2]。

植物矮秆突变体是培育抗倒伏高产新品种、研究植物矮化调控机理极其重要的材料[3]。“衡谷12号”是河北省农林科学院旱作农业研究所培育的具有矮秆、成穗率高、分蘖性强、早熟等症状的谷子矮秆突变体新品种，并在谷子的抗病性、抗倒性、抗逆性等方面较正常植株有所提高[4]。本文通过研究谷子矮秆突变体衡谷12号和对照品种冀谷19号经外源赤霉素处理后在根长、节间间距以及侧根数等方面的变化，进一步了解衡谷12号矮秆突变体对赤霉素反应的敏感性。

1 材料和方法

1.1 试验材料。谷子品种“衡谷12号”、“冀谷19号”均由河北省农科院旱作所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 材料培养与处理。每个品种各取300粒种子，经0.1%氯化汞消毒10 min，然后用蒸馏水冲洗3遍。分别播于铺有3层湿润滤纸的10个直径约10 cm的培养皿中，每个培养皿中铺30粒种子，其中8个培养皿每天浇浓度为0.74μmol/L、2.22μmol/L、6.67μmol/L、20 μmol/L的赤霉素(GA)，4个为1组，并设置1组重复，另外2个培养皿浇等量的蒸馏水作为对照组。每天用蒸馏水处理种子，保持谷子生长时对水分的需求。为了使供试种子发芽更加整齐，进行12 h光照12 h黑暗催芽培养，温度控制在25℃～28℃。

1.2.2 数据测量与分析。待谷子幼苗培养到1叶1心时，用直尺分别测量衡谷12号和冀谷19号的根长、侧根数、节间间距，测量数据精确到0.01 cm。本试验要重复2次，最后数据用SPSS12.软件分析。

2 结果与分析

2.1 不同GA浓度对谷子根长的影响。赤霉素在高等植物的生长和发育过程中起着重要的调节作用，它可以促进种子发芽以及植物细胞的伸长[5]。由图1可知，通过浸渍法处理衡谷12号与冀谷19号后，与未施加赤霉素的幼苗作对比，处理后主根的长度随着赤霉素浓度的增大呈现上升趋势，说明赤霉素对植物根系的生长具有促进作用，且赤霉素溶液浓度越高效果越明显。

图1 不同浓度赤霉素对衡谷12号和冀谷19号根长的影响

2.2 不同GA浓度对谷子节间间距的影响。在高等植物的生长和发育过程中，赤霉素对植物细胞的影响不仅表现在根长上，对谷子的不同部位都有影响[6]。由图2可知，通过浸渍法处理衡谷12号与冀谷19号幼苗后，与未施加赤霉素的幼苗作对比，施加赤霉素的幼苗节间间距随着溶液浓度的增大而增大，说明赤霉素能明显促进谷子幼苗节间的伸长，且随着赤霉素溶液浓度的增大，节间间距也增大。

图2 不同浓度赤霉素对衡谷12号和冀谷19号节间间距的影响

2.3 不同GA浓度对谷子侧根数的影响。赤霉素在高等植物的生长和发育过程中不仅具有促进生长的作用，还能够抑制谷子的侧根数[7]。由图3可知，通过浸渍法处理衡谷12号与冀谷19号幼苗的根系后，与未施加赤霉素的谷子幼苗作对比，发现施加赤霉素的侧根数目整体呈现下降趋势，说明赤霉素对2种谷子幼苗侧根的生长有抑制作用，侧根数目会随着赤霉素浓度的增大而减少，但2个品种侧根数的减少程度有较大不同。随着GA浓度的不断提高，衡谷12号侧根数呈现急剧的减少，而冀谷19号用20μmol/L的GA处理时，侧根数与对照相比仅减少了0.6。

图3 不同浓度赤霉素对衡谷12号和冀谷19号侧根数影响

3 讨论

赤霉素反应敏感型谷子矮秆突变体可以应用于赤霉素生物合成途径的研究上，一般来说，在这种突变体中，赤霉素合成途径中的某些步骤被阻断，就导致了内源赤霉素水平的亏缺[8]。通过本次试验我们发现衡谷12号矮秆突变体也存在着内源赤霉素水平的缺少，它在幼苗期的根、茎中的赤霉素含量明显低于对照品种冀谷19号，从而使得水培养的根和茎的节间间距低于赤霉素培养的长度。谷子矮秆品种对赤霉素的反应通常分为敏感型与不敏感型[9]，本试验通过测量衡谷12号和冀谷19号品种在赤霉素处理前后的根长、节间间距和侧根数，初步确定衡谷12号为赤霉素敏感型，但其具体的原因还有待于进一步研究。

我们发现衡谷12号经赤霉素处理以后，从6.67 μmol/L开始有了显著的差异，到了20 μmol/L时差异更加显著。由此可以推断，衡谷12号对赤霉素敏感性强度与根长、节间间距的长度成正比，与侧根数成反比，并且浓度越高差异性越显著。

矮秆突变体赤霉素反应敏感性鉴定方法很多，如点滴法、浸渍法和喷灌法等[10]。本次试验采用赤霉素浸渍法来鉴定矮秆突变体的反应程度，浸渍法具有操作相对简单、实验时间短等优点，但操作过程容易受到污染，并且存在一定的操作误差，所以针对GA反应敏感性的鉴定需要综合多种方法，进而得出准确判断。