赤霉素及其抑制剂调控草地早熟禾生长及赤霉素相关基因表达的研究

doi:10.11686/cyxb2020550

摘要/Abstract

摘要：

研究了不同浓度的赤霉素及其抑制剂烯效唑和多效唑对草地早熟禾生长及赤霉素相关基因表达的影响，为外源生长调节剂在草坪养护管理中的高效利用提供理论依据。以1/2 Hogland营养液培养的草地早熟禾为材料，随机分成7组，分别施用不同浓度的赤霉素、烯效唑、多效唑，测定根及叶片的生长量、叶绿体分布、叶绿素含量以及赤霉素相关基因的表达量。结果显示：与对照比较，外源烯效唑和多效唑均显著抑制草地早熟禾的伸长生长以及干/鲜重，但提高了根冠比、叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量（P<0.05）；增加了叶肉细胞层数，使叶绿体充满在叶片上下表皮之间的叶肉细胞中；赤霉素合成代谢途径关键酶基因PpKAO、PpKS1、PpGA₃ox、PpGA₂ox表达量显著下调，赤霉素信号转导受体蛋白基因PpGID1显著上调（P<0.05）。外源赤霉素对草地早熟禾的伸长生长具有促进作用，但降低了根、叶的干/鲜重，提高根冠比，显著提高了赤霉素分解基因PpGA₂ox表达量（P<0.05）。总之，烯效唑、多效唑对草地早熟禾生长发育及基因表达的调控作用与赤霉素相反，但无明显浓度效应；在草坪修剪后立即喷施1000倍的烯效唑或多效唑，对减少用工成本，增加草坪观赏性、提高园林绿化中的草坪草管护水平具有重要意义。

关键词: 草地早熟禾, 生长调节剂, 赤霉素, 生长, 基因表达

Abstract:

The effects of different concentrations of gibberellin （GA₃） and gibberellin inhibitors on the growth and development， and the expression of gibberellin-related genes of Poa pratensis were studied. P. pratensis plants cultivated with 1/2 Hoagland nutrient solution were randomly divided into 7 groups. Three plant growth regulators： GA₃， uniconazole or paclobutrazol were applied to determine the effects on plant growth， chloroplast distribution， chlorophyll content， and gibberellin-related gene expression measured. Compared with the control， exogenous uniconazole and paclobutrazol significantly inhibited leaf elongation and fresh and dry weight accumulation of P. pratensis， but increased root∶shoot ratio， chlorophyll a， chlorophyll b and carotenoid contents （P<0.05）. The number of mesophyll cell layers was also increased and Chloroplasts were evenly distributed in mesophyll cells between the upper and lower epidermis. The expression of key enzyme genes PpKAO， PpKS1， PpGA₃ox and PpGA₂ox in the gibberellin biosynthesis and metabolism pathways were significantly down-regulated， and the protein receptor gene PpGID1 in the gibberellin signal transduction pathway was significantly up-regulated （P<0.05）. Exogenous gibberellin promoted the elongation of P. pratensis roots and leaves， and increased the fresh and dry weights of roots and leaves， decreased the root∶shoot ratio and significantly upregulated the PpGA₂ox expression of gibberellin-related genes （P<0.05）. In summary， the effects of uniconazole and paclobutrazol on the growth and gene expression of P. pratensis were opposite to those of gibberellin， but there was no significant concentration effect. The growth inhibition from spraying uniconazole or paclobutrazol diluted 1000 times after lawn mowing would have significantly reduced the labor cost of lawn maintenance ， enhanced lawn visual appearance and ornamental value and promoted ease of management and turf persistence in landscaping applications.

Key words: Poa pratensis, growth regulator, gibberellin, growth, gene expression

赵利清, 郝志刚, 崔笑岩, 彭向永. 赤霉素及其抑制剂调控草地早熟禾生长及赤霉素相关基因表达的研究[J]. 草业学报, 2022, 31(3): 85-91.

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图/表 6

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基因名称Gene names	正向序列（5′-3′） Forward primer sequence	反向序列（5′-3′） Reverse primer sequence
β-tublin	ATCTTCCGCCCCGACAACTT	TGTGCCCATTCCAGACCCAG
PpGA₂ox	TCATCTCCGTGCTCCCTCCAA	TGCTCACCACTACCCTGTFCTTCA
PpGA₂₀ox	TGTCGCTGACGATCATGGA	AGTTGCACCGCATGATTGAG
PpGA₃ox	ATGTGGTCCGAGGGCTACAC	CATCTCCTTGTGAAACTCCTCCAT
PpKS1	AAGCTCGATCAGCTGCCATTT	CAATGCGGGCTTCAGACAAT
PpKAO	CCGGAGCGTCCCCTCGTCATCA	TCCAAGTTGTCCATTGGATTGAGC
PpGID1	GAGGTTGTTCCAGTCATA	AAGGTGTCGTAAATAGCA

基因名称Gene names	正向序列（5′-3′） Forward primer sequence	反向序列（5′-3′） Reverse primer sequence
β-tublin	ATCTTCCGCCCCGACAACTT	TGTGCCCATTCCAGACCCAG
PpGA₂ox	TCATCTCCGTGCTCCCTCCAA	TGCTCACCACTACCCTGTFCTTCA
PpGA₂₀ox	TGTCGCTGACGATCATGGA	AGTTGCACCGCATGATTGAG
PpGA₃ox	ATGTGGTCCGAGGGCTACAC	CATCTCCTTGTGAAACTCCTCCAT
PpKS1	AAGCTCGATCAGCTGCCATTT	CAATGCGGGCTTCAGACAAT
PpKAO	CCGGAGCGTCCCCTCGTCATCA	TCCAAGTTGTCCATTGGATTGAGC
PpGID1	GAGGTTGTTCCAGTCATA	AAGGTGTCGTAAATAGCA

处理 Treatment	叶长 Leaf length （mm）	叶宽 Leaf width （mm）	根长 Root length （mm）
CK	233.2±30.7B	3.6±0.3a	222.3±19.7b
G₅₀	234.0±33.6B	3.3±0.2a	233.0±17.3ab
G₁₀₀	315.6±34.3A	3.4±0.3a	268.0±19.1a
X₅₀₀	74.2±9.5C	2.6±0.3b	171.3±18.6c
X₁₀₀₀	89.0±19.0C	2.6±0.3b	164.0±21.2c
D₅₀₀	87.2±13.0C	2.5±0.3b	138.0±31.7c
D₁₀₀₀	85.2±15.1C	2.5±0.2b	139.0±22.6c

处理 Treatment	叶长 Leaf length （mm）	叶宽 Leaf width （mm）	根长 Root length （mm）
CK	233.2±30.7B	3.6±0.3a	222.3±19.7b
G₅₀	234.0±33.6B	3.3±0.2a	233.0±17.3ab
G₁₀₀	315.6±34.3A	3.4±0.3a	268.0±19.1a
X₅₀₀	74.2±9.5C	2.6±0.3b	171.3±18.6c
X₁₀₀₀	89.0±19.0C	2.6±0.3b	164.0±21.2c
D₅₀₀	87.2±13.0C	2.5±0.3b	138.0±31.7c
D₁₀₀₀	85.2±15.1C	2.5±0.2b	139.0±22.6c

处理 Treatment	叶鲜重 Leaf fresh weight （mg·plant^-1）	叶干重 Leaf dry weight （mg·plant^-1）	叶干物质含量 Dry matter content （%）	根鲜重 Root fresh weight （mg·plant^-1）	根干重 Root dry weight （mg·plant^-1）	根干物质含量 Dry matter content （%）	根冠比 Root shoot ratio
CK	196.2±17.1c	46.6±3.5c	23.8±1.4a	17.1±0.9c	7.2±0.4c	42.1±2.3c	0.15±0.01b
G₅₀	251.4±18.2b	57.2±4.1b	22.8±1.6a	20.8±1.4b	8.1±0.4b	38.9±2.5c	0.14±0.01b
G₁₀₀	309.1±21.1a	75.2±6.2a	24.3±2.6a	21.1±1.3a	8.6±0.6a	40.8±3.9c	0.11±0.00c
X₅₀₀	137.7±12.3d	27.4±2.8d	19.9±1.9a	12.3±1.1d	6.1±0.5d	49.9±2.4ab	0.22±0.01a
X₁₀₀₀	114.1±11.3d	22.7±2.7d	19.9±2.1a	11.3±1.5d	5.8±0.6d	50.9±1.9a	0.25±0.02a
D₅₀₀	133.0±12.7d	26.9±2.8d	20.2±2.0a	12.7±1.2d	6.2±0.4d	48.7±2.2ab	0.23±0.01a
D₁₀₀₀	116.1±12.9d	24.6±2.5d	21.2±1.5a	12.7±1.1d	5.9±0.5d	46.5±1.6b	0.24±0.01a