多胺氧化酶(PAO)调控光诱导玉米中胚轴伸长的生理机制

• 作者: 姚海梅 张同祯 方永丰 李永生 李玥 王婵 王汉宁 赵娟 赵阳
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 玉米 光照 中胚轴伸长 多胺氧化酶 表达分析
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化
• 页码范围: 734-742
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00734

摘要

以长中胚轴玉米自交系PH4CV为材料,在黑暗和光照两种处理条件下研究了玉米中胚轴长度与多胺氧化酶(polyamine oxidase,PAO)活性、H2O2含量、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性及木质素含量的关系.通过添加5 mmol L-1 PAO抑制剂2-羟乙基肼(2-hydroxyethylhydrazine,2-HEH)和5 mmol L-1 H2O2清除剂N,N'-二甲基硫脲(N,N'-Dimethylthiourea,DMTU)及组织化学染色,研究了影响中胚轴伸长的H2O2来源及其积累部位.采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法,探究了光对ZmPAO基因表达的影响.结果表明,光照处理显著抑制了玉米中胚轴的伸长,同时显著增加该部位的PAO活性、H2O2含量、POD活性及木质素含量.相关性分析表明,玉米中胚轴长度与PAO活性、H2O2含量和木质素含量呈极显著负相关,与POD活性呈显著负相关;PAO活性与H2O2含量、POD活性和木质素含量均呈正相关.外源PAO抑制剂和H2O2清除剂处理试验,玉米中胚轴表皮纵切面细胞长度显微观察及中胚轴H2O2组织化学染色表明,PAO氧化分解多胺(polyamines,PAs)产生的H2O2参与了中胚轴细胞伸长的生理调控,从而抑制了中胚轴的伸长.表达分析表明,ZmPAO基因在黑暗环境下的表达量相对稳定,光刺激0.5 h后表达量迅速升高,3 h后达到最大值,随后逐渐下降,10 h后趋于稳定.本研究表明,PAO在接受光刺激后活性升高,氧化分解PAs产生H2O2,从而诱导POD氧化胞壁的单木质醇并聚合为木质素,使细胞壁硬化,造成细胞伸长受阻.研究结果为进一步探讨PAO活性调控光诱导玉米中胚轴伸长的生理机制和阐明玉米中胚轴对光逆境的响应机理提供了理论依据.