生長素、一氧化氮與oxylipins共同參與調控光照誘導水稻種子波動狀根發生

Abstract

光照為調控根部型態的環境因子之一，本實驗室先前的研究指出光照刺激會誘導水稻臺中在來一號 (Taichung Native 1; TCN1)產生波動狀種子根，而此現象在臺農67號 (Tainung 67; TNG67)則不會發生。另一方面亦指出植物荷爾蒙生長素與oxylipins參與在TCN1波動狀根的發生過程。本論文的研究結果發現在光照刺激下TCN1之生長速度與迴旋運動 (circumnutation)速率較黑暗環境顯著下降，且根尖旋轉一周的角度也大於黑暗環境。向地性試驗顯示TCN1波動狀種子根之重力感應能力較差。進一步探討光誘導TCN1種子根波動型態發生的生理過程，發現生長素、一氧化氮與oxylipins都參與在此路徑中，並發現光照刺激下首先誘導TCN1種子根一氧化氮含量上升，在光照處理下外加一氧化氮清除劑2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide (c-PTIO)將會抑制oxylipins及生長素生合成之相關基因表現，顯示一氧化氮訊息位於oxylipins及生長素之上游，再藉由oxylipins生合成抑制劑n-propylgallate (n-PG)處理發現會降低根尖生長素含量，推測oxylipins為生長素之上游調控因子。另亦發現乙烯亦參與光誘導波動狀種子根形成之生理過程。光質試驗指出不同強度的紅、藍、綠光可誘導TCN1根部產生捲曲、盤繞或波動等型態。另一方面探討光照刺激下TCN1和TNG67之光接受蛋白的基因表現，發現OsPhyA、OsPhyB與OsCry1可能與TCN1於光照下產生波動狀根有密切關聯。綜合以上結果，推測TCN1種子根於照光刺激下使特定光接受蛋白之基因表現上升，進而改變種子根內之生理代謝機制，接著改變其運動模式，最後造成波動狀型態發生。