ABA、生长素和MAPK是植物体内重要的信号分子,本实验以水稻(Oryza sativa L.,中花11号)为材料研究了ABA信号调节镉和镉锌互作水稻根系生长的分子-生理机制。1ABA信号调节镉和镉锌互作水稻根系生长的生理机制。实验分析了Cd、Zn、ABA、ABA抑制剂(ABAi)、Cd+ABA、Cd+ABAi、 Cd+Zn、Cd+Zn+ABA和Cd+Zn+ABAi9种处理对水稻根系生长和生理的影响。结果显示,添加ABAi的处理对水稻根系生长的抑制作用大于其他处理,加Cd处理对根生长的抑制作用比无Cd处理的大,加入Zn后减轻了Cd对根系的抑制作用。ABA诱导H202的积累比ABAi的处理的多。各种处理中细胞完整性与H202的积累量及部位呈现出类似的变化规律。含量测定和Cd探针荧光定位显示,Zn减少了Cd在水稻根的积累。利用DR5-GUS检测显示,无论有无Cd或Cd+Zn, ABAi都使生长素的积累增加,相反,ABA导致生长素的积累减少。RNA和蛋白水平分析显示,单一Cd对生长素的调节与激活转录和蛋白稳定性有关,而Cd+ABA则与蛋白稳定性和转运调节有关；单一ABAi处理对生长素的调节与转录激活有关,而Cd+ABAi与蛋白从头合成和转运调控有关。2ABA信号调节镉和镉锌互作水稻根系生长的分子机制。通过半定量RT-PCR,从转录水平上分析了上述9种处理9天和13天后不同基因家族的表达情况,这些基因家族包括生长素相关基因家族(OsARFs、OsIAAs、 OsPINs、OsPID、OsYUCCAs)、细胞周期核心基因家族(OsCycs、OsCDKs)、ABA基因家族(OsABA8oxs、OsNCEDs)和OsMAPKs基因家族。结果表明,处理9天时,受ABA(含ABA和ABAi)调节的有75个基因；Cd和ABA复合处理(含Cd+ABA和Cd+ABAi)有65个基因的表达上／下调；Cd+Zn和ABA复合处理(含Cd+Zn+ABA和Cd+Zn+ABAi)后有80个基因的表达发生了变化。处理13天时,受ABA(含ABA和ABAi)调节的有82个基因；Cd和ABA复合处理(含Cd+ABA和Cd+ABAi)有69个基因的表达上／下调；Cd+Zn和ABA复合处理(含Cd+Zn+ABA和Cd+Zn+ABAi)后有87个基因的表达发生了变化。总结论：在非胁迫、Cd和Cd+Zn处理条件下ABA信号都不同程度的参与了根系生长的调节,这种调节作用是通过调控生长素积累与分布、生长素和MAPK信号途径上的基因以及细胞周期基因的表达实现的。本研究结果显示,在这3种条件下ABA调节的生长素基因、细胞周期基因和MAPK基因的表达存在差异,说明它们具有不同的信号传导途径,在这些信号传导过程中ABA、生长素和MAPK信号存在交互作用。本研究结果还表明,在不同发育时期ABA调节的基因表达水平也有明显差异,暗示ABA信号对根系生长的调节不仅与环境条件密切相关,而且还与根系的生长发育有很大关系。
