钙调素拮抗剂保护离体培养树莓不受持续光照和细胞分裂素的光合作用干扰


发布时间:

2021-12-21

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  叶片萎黄病是微繁殖树莓(micropropagated Rubus idaeus)的常见问题,给驯化带来了困难。我们发现,在6-苄基腺嘌呤(6-benzyl adenine,BA)或异戊烯基腺嘌呤(isopentenyl adenine,2iP)的存在下,离体植物暴露于连续的荧光光下,叶片漂白变得极端。通过植物光合表型测量系统CropReporter测量的叶绿素指数(chlorophyll index,ChlIdx)、光系统II效率(photosystem II efficiency,Fv/Fm)和花青素反射指数(anthocyanin reflection index,AriIdx)测定,这些细胞分裂素对光合机制有显著的负面影响。当细胞分裂素在连续光照下施用时,新发育的腋芽的生理受到影响,导致叶片褪绿,如图1b所示。

 

  图1 细胞分裂素和CPZ对24 h光生植物芽增殖8周后褪绿的影响。(a)无激素培养基上的对照植物; (b)在含4.4µM BA的培养基上增殖芽和缺绿叶的发育;(c)含有50µΜ CPZ和4.4 µM BA的培养基上的保护植物防止褪绿;(d)离体植株在只有50µM CPZ的培养基上,植株外观与对照植株相似,对试管植株的健康无明显副作用;(e)长昼光条件下(16/8日-夜光周期),取4.4µM BA。比例尺= 1厘米

 

  由于钙调素在光合作用中起调节作用,我们研究了钙调素拮抗剂盐酸氯丙嗪(Chlorpromazine hydrochloride,CPZ)对这种有害漂白效应的影响。细胞分裂素+ CPZ处理的植株(图1c)ChlIdx比单纯细胞分裂素处理的植株高3倍,Fv/Fm比单纯细胞分裂素处理的植株高50%。无激素对照的ChlIdx和Fv/Fm最高,如表1和图2。BA的合成性质不能解释其对离体树莓植株的有害影响,因为天然的细胞分裂素异戊烯基腺嘌呤(2iP)在连续光照下引起叶片褪绿。8周后测量2iP对生长和ChlIdx、Fv/Fm和AriIdx的影响(图3)。CPZ通过提高Fv/Fm、ChlIdx和AriIdx的含量,有效地保护了离体植株的褪绿能力,显著提高了离体植株的品质。

 

  表1 BA/CPZ复合调节剂对增殖率、鲜重和褪绿的影响

 

  图2 培养8周后测定BA处理对光合作用和植物表型的影响。代表性图像为RGB彩色图像,叶绿素含量(ChlIdx)、PSII效率(Fv/Fm),深红色表示Fv/Fm值下降,花青素反射率指数(AriIdx)

 

                                                                              (a)                                                                                                                                                                         (b)

  图3 2iP和2iP + CPZ对树莓Himbo Top培养8周后Childx、Fv/Fm和Arildx的影响。(a)对照的图像。(b)3个重复的平均值平均值,每个重复15株(n = 45)。误差条表示平均值的标准误差。通过Duncan多重比较检验,不同字母表示差异有统计学意义(P≤0.05)。“控制”是指植物生长在无2iP和CPZ自由培养基上,在恒定的光照下

 

  钙调素拮抗剂CPZ可能有助于在离体培养健康、高品质的植物。但CPZ和钙调素(Calmodulin,CaM)在这一阶段光合作用过程中的具体调控机制尚不清楚,有待进一步研究。目前的研究仅限于树莓的特定(恒光)体外培养条件。为了进一步研究CPZ对植物离体微繁殖的促进作用,有必要对CPZ在其他受培养条件诱导的胁迫作物上进行试验。

 

 

  来源Murvanidze, N., Ameye, M., Geelen, D. et al. A calmodulin antagonist protects in vitro raspberries against disturbed photosynthesis caused by constant light and cytokinin. Plant Cell Tiss Organ Cult (2021). https://doi.org/10.1007/s11240-021-02165-5

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  https://doi.org/10.1007/s11240-021-02165-5

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  王春颖

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