根叶互作诱导的细胞分裂素对多花黑麦草持续性再生的调控机制

Tissue culture clone seedlings of italian ryegrass were used to study the continuous regrowth mechanism adjusted by cytokinin that was induced by the interactions of leave and root, with shading, roots breaking culture, and so on, through revealing the influence of stored carbohydrate induced by frequent defoliation on leaf auxin content, the auxin transmission from leaves to roots, the influence of root auxin on its nitrate absorbtion, the influence of nitrate absorbtion on leaf cytokinin content, and the corresponding effect of leaf cytokinin content on leaf biomass. Moreover, through studying isopentenyl transferase gene expression in leaves and roots induced by roots nitrate absorption under frequent defoliation, the continuous regrowth mechanism adjusted by cytokinins was revealed further in depth. Gene that is closely related to continuous regrowth was defined through studying isopentenyl transferees gene expression of two italian ryegrass cultivars with strong or weak continuous regrowth.

以多花黑麦草组培克隆苗为试验材料，采用遮光生长、断根培养等方法，通过研究多次去叶调控的贮存碳水化合物对再生叶片生长素含量水平的影响，生长素由叶向根的传递，根系生长素对硝态氮吸收的影响，根系硝态氮吸收对叶片细胞分裂素含量水平的影响，以及叶片细胞分裂素对再生叶片生物量的影响，来揭示根叶互作诱导的细胞分裂素调控黑麦草持续性再生的机制。另外，通过研究多次去叶下根系硝态氮吸收所诱导的根系和叶片中的异戊烯基转移酶基因的表达，从基因表达的角度进一步深入揭示细胞分裂素对黑麦草持续性再生的调控机制，并通过研究持续性再生强弱不同的两个多花黑麦草品种，来明确与持续性再生密切相关的基因。

牧草受到草食动物采食或人为的去叶后叶片常常能再生，该“再生性”有助于维持草场生产、提高产草量和增加对环境胁迫的耐性，对牧草具有至关重要的意义。但对于牧草再生机制的研究，以往仅限于从光合，以及有机物质供给等方面进行相关探讨。然而，如果能找到调控牧草再生的关键物质，将对该机制产生重要的影响，也可为牧草耐牧性的研究等提供坚实的理论基础。我们欲采用黑麦草作为研究材料，因为黑麦草目前世界上的一种主要牧草，在我国也有较广的分布，其生长迅速，具有良好的再生性，是研究牧草再生的良好材料。. 首先，研究多次去叶对贮存碳水化合物参与叶片再生潜能的影响，和多次去叶调控的贮存碳水化合物对根系吸收功能的影响。其次，研究多次去叶下，贮存碳水化合物对根系吸收能力的影响，根系吸收能力对硝态氮吸收的影响，以及多次去叶对细胞分裂素由叶向根的输送的影响。最后，探寻了多次去叶调控叶片细胞分裂素含量水平的机理，并研究叶片细胞分裂素含量水平对再生叶片生物量的影响，以及相应的分子机制。. 研究发现，多次去叶导致贮存碳水化合物直接参与叶片再生量的下降，也导致根系碳水化合物含量水平的下降，由此引起根系吸收能力的下降。根系吸收能力的下降会引起根系硝态氮吸收能力的降低，而根系硝态氮吸收调控着叶片细胞分裂素含量水平，叶片细胞分裂素含量水平调控着再生叶片的生物量。黑麦草茬中的贮存碳水化合物直接参与叶片的再生，而根系中的贮存碳水化合物不参与叶片的再生。茬中贮存的碳水化合物还会输送到根系中促进根系的生长和代谢。多次去叶下，低茬中的贮存碳水化合物首先耗完，结果其再生能力大大下降。而在留高茬的情况下，茬中的碳水化合物会不断供应者根系，从而根系会产生较多的根源细胞分裂素输送到叶片中，调控着叶片的再生。