摘 要

为了揭示生长素在杉木维管形成层次生发育过程的调控作用，本研究利用不同浓度外源生长素羊毛脂混合物（0mg、1mg和3mg.iaa/g.lanolin）对截顶的杉木一年生茎杆进行了处理，并结合解剖学观察、内源植物激素含量变化的测定，对不同处理杉木样品的维管形成层次生发育的细胞和生理水平变化进行了分析，主要研究结果如下：

1）细胞水平的变化：相对于低浓度的外源生长素（0mg.IAA/g.lanolin）处理，高浓度的外源生长素（1mg.IAA/g.lanolin和3mg.IAA/g.lanolin）能够有效促进维管形成层细胞的分裂、次生木质部细胞的分化及其细胞的扩展等，这与正常生长（未经截顶处理）的杉木次生发育过程大体相同，说明生长素对杉木维管形成层次生发育过程具有重要的调控作用。而在0mg.IAA/g.lanolin处理的杉木材料中，也存在着少量的次生木质部细胞分化和细胞扩展行为发生，这说明存在着非依赖于生长素的遗传途径参与对杉木维管形成层次生发育过程的调控。

2）生理水平的变化：通过对不同浓度外源IAA处理的阶段性发育杉木茎段内源IAA、ZR、GA和ABA等激素水平变化的方差分析，发现不同处理和发育阶段的内源植物激素水平变化并不显著，但高浓度外源生长素（1mg和3mg.iaa/g.lanolin）处理的杉木材料相对于0mg.iaa/g.lanolin处理表现出内源IAA水平的剂量上调，这与松树和杨树等利用外源IAA诱导的内源IAA水平变化相一致，表明不同浓度外源IAA处理导致的内源IAA水平变化可能是造成维管形成层细胞分裂和分化等次生发育过程变化的重要生理基础。

关键词：外源IAA 杉木 维管形成层 次生发育 内源植物激素

The research on cellular changes of vascular cambium secondary development and plant endogenous hormones level fluctuation in Chinese fir stem treated by different exogenous IAA

Abstract

In order to reveal the genetic regulatory action of auxin in Chinese f fir vascular cambium secondary development, we applied different concentrations of exogenous auxin-lanolin mixture to the top of the cut-off one-year-old stems and analyzed the dynamic changes from the levels of cell and physiology. The main results of this study is as followings:

1) cellular level changes: Relative to the low concentration of exogenous auxin (0mg.IAA/g.lanolin) treated Chinese fir material, high concentrations of exogenous auxin (1mg.IAA/g.lanolin and 3mg.IAA/g.lanolin) can effectively promote Vascular cambium cell division, secondary xylem cell differentiation and xylem cell expansion etc., which is corresponding to normal growth (not truncated treatment) Chinse fir vascular cambium secondary developing process. It confirms auxin has an important regulatory role in tree secondary development process. But in the 0mg.IAA/g.lanolin treated material’s biopsy, there are also small amounts of secondary xylem cell differentiation and cell expansion behavior, which indicates the existence of non-auxin-dependent genetic pathway involved in the regulatory mechanism of vascular secondary development process. Also the phenomena maybe caused by the endogenous auxin homeostasis.

2) Physiological levels of change: By analysis of variance of endogenous IAA, ZR, GA and ABA content fluctuation in phrased devoloping stem dealled with different concentrations of exogenous IAA-lanolin mixture, wo found that the endogenous level vary of different plant hormones is not significant, but high concentration of exogenous auxin (1mg and 3mg.iaa/g.lanolin) treating Chinese fir material showed dose increase relative to 0mg.iaa/g.lanolin treating and normal growth stem ,which is consistent to the endogenous IAA-induced changes by the exogenous IAA treated in pine and polulus. It suggests that the dose changes in endogenous IAA levels maybe responsible for the differrence of vascular cambium secondary development in different exogenous IAA treating Chinese fir stem.

Key Words: different concentration of exogenous IAA; Chinese fir vascular cambium secondary development; plant endogenous hormone.

目 录

前言 1

1．文献综述 1

1.1.生长素对植物维管形成层次生发育过程的调控作用 1

1.2.生长素调控维管形成层次生发育的分子作用机制 2

2．解剖学鉴定实验材料与方法 1

2.1 材料 4

2.2 实验方法 4

2.2.1 田间实验设计 4

2.2.2 组织切片 4

2.2.2.1 材料固定和软化处理 5

2.2.2.2 脱水和透明 5

2.2.2.3 浸蜡和包埋 5

2.2.2.4 切片 5

2.2.2.5 脱蜡水化及染色 5

2.2.2.6 切片观察分析 6

3．内源植物激素含量变化实验材料与方法 6

3.1 试验材料 6

3.2 试剂 6

3.3 仪器设备 6

3.4 实验方法 6

3.4.1植物激素的提取与纯化 6

3.4.2 样品测定 7

3.4.3 数据的统计分析 7

4．结果与分析 8

4.1不同浓度外源IAA处理的杉木茎杆维管形成层次生发育变化的的解剖学观察 8

4.2不同浓度外源IAA处理对杉木茎段内源激素含量变化的影响 10

4.2.1不同浓度外源IAA处理对杉木茎段内源IAA含量变化的影响 10

4.2.2 不同浓度外源IAA处理对杉木茎段内源ZR含量变化的影响 11

4.2.3 不同浓度外源IAA处理对杉木茎段内源GA含量变化的影响 12

4.2.4 不同浓度外源IAA处理对杉木茎段内源ABA含量变化的影响 12

5．结论 14

致谢 15

参考文献 20

前 言

维管系统，一方面是高等植物运输水分、矿物质和其它生长、抵御外界侵袭的重要组织，另一方面又是保持植物直立生长的重要机械支撑系统。维管系统包木质部和韧皮部，其中木质部细胞包括导管（管胞）、木薄壁细胞和木纤维，韧皮部细胞包括筛胞（筛管）、半胞、韧皮部薄壁组织和韧皮纤维细胞。维管系统在植物体内的形成可以分为初生和次生两个发育阶段，其中初生发育发生在植物的叶、茎和根部位，通过干预原形成层多效细胞的活动形成由完全分化的、疏导组织木质部、韧皮部组成的维管束。在茎和根的次生发育阶段，通过调控维管形成层干细胞的非对称性活动，向内分化形成木质部，向外分化形成韧皮部，该过程包括细胞分裂、细胞分化、细胞扩展、次生细胞壁形成和细胞程序化死亡等。

生长素被认为是高等植物维管系统构建的重要的调控者，参与初生和次生维管系统构建过程的调控。随着拟南芥等生长素体内合成、极性运输以及信号转导相关突变体的分离和鉴定，已经从分子和发育生物学角度进一步地证实了上述观点。在木本植物中，随着维管形成层次生发育过程中生长素浓度梯度分布规律（在维管形成层区域生长素浓度最高、而在次生木质部和韧皮部区域生长素浓度迅速下降，其中在次生木质部分化区域生长素浓度最低）的发现，表明生长素可能通过极性分布为维管形成层细胞的发育提供必要的位置信号。但由于林木的生长周期长、遗传负荷大和调控机制复杂等原因，目前关于生长素在林木维管形成层次生发育过程中的调控作用及其发生途径等方面的研究尚且十分有限。

杉木是中国特有的针叶树种之一，因其生长快、材质好、用途广泛等特点，成为我国南方地区广泛栽植的重要用材和造林绿化树种。近年来，随着人们生活水平的提高和环保意识的日益增强，使得对杉木木材的需求与日俱增。为了弥补木材需求的巨大缺口，除了坚持常规遗传改良和新品种选育、推广途径以外，借助于分子生物学手段，从根本上了解和把握维管形成层次生发育和木材形成的遗传调控机制已经成为一种必然趋势。