葛杰等
摘要:選用陸地棉品種中棉42和新陸早36為材料,測定了開花后棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量及相關(guān)酶活性的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明,棉纖維發(fā)育過程中兩品種的可溶性蛋白質(zhì)含量在開花后7~21 d急劇下降,其中中棉42在開花21 d后趨于平緩,新陸早36在開花21 d后仍下降明顯,在開花后28 d才趨于平緩;可溶性糖含量在開花后7~14 d下降,至開花后14 d又急劇上升,開花后21 d時(shí)達(dá)到最大值,隨后又開始快速下降, 開花后35 d時(shí)可溶性糖含量最小,此后趨于平緩;過氧化物酶(POD)活性總體呈上升趨勢;吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性在開花后7 d較低,開花后14 d和28 d左右是棉鈴發(fā)育中IAAO活性的峰值,開花35 d后兩品種棉花IAAO活性都在降低并且變化趨于一致。
關(guān)鍵詞:棉花(Gossypium hirsutum L.);棉纖維;可溶性糖;可溶性蛋白質(zhì);過氧化物酶;吲哚乙酸氧化酶
中圖分類號(hào):S562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2014)04-0768-03
Comparison of Biochemical Substances in the Fiber Development of
Different Cotton Varieties
GE Jie,LUO Shu-ping,MA De-ying,QIANG Song,YAO Zheng-pei
(College of Agronomy Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)
Abstract: Zhongmian 42 and Xinluzao 36 were used as materials. Contents of soluble sugar and protein, dynamic changes of enzyme activities were determined after flowering during cotton fiber developmeat. The results showed that contents of soluble protein sharply declined 7~21 d after flowering during development in flowering. Soluble sugar content decreased 7~14 d after flowering and sharp rose 14 d after flowering, 21 d reached a maximum and then began to rapidly decline until 35 d reached the minimum, then leveled off. Peroxidase(POD) activity generally increased. Indole-3-acetic acid oxidase(IAAO) activity were low at 7 d after flowering. IAAO activity reached to peaks 14 d and 28 d about boll development. IAAO activity of two varieties decreased with the same trend 35 d after flowering.
Key words:cotton(Gossypium hirsutum L.); cotton fiber; soluble sugar; soluble protein; peroxidase; indole-3-acetic acid oxidase
了解開花后棉花(Gossypium hirsutum L.)纖維發(fā)育過程中可溶性糖轉(zhuǎn)化和纖維素的累積對(duì)降低棉花糖含量、提高纖維強(qiáng)力具有重要意義。杜雄明等[1]認(rèn)為過氧化物酶(POD)活性和吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性同棉纖維細(xì)胞的伸長生長關(guān)系較大,在棉纖維細(xì)胞快速伸長期活性較低,在伸長生長停止時(shí)出現(xiàn)活性高峰。季之娟等[2]、蔣淑麗等[3]認(rèn)為脫落酸(ABA)和吲哚乙酸(IAA)對(duì)纖維次生壁的增厚均有調(diào)控作用,次生壁快速增厚期保持較高的ABA/IAA值有利于次生壁的增厚。但目前對(duì)新疆棉花不同品種棉纖維發(fā)育過程中生化物質(zhì)及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律研究較少。本研究利用高品質(zhì)棉纖維品種中棉42和新陸早36,對(duì)兩品種纖維品質(zhì)形成過程中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量、過氧化物酶和吲哚乙酸氧化酶的活性變化進(jìn)行了分析,以期為進(jìn)一步研究棉纖維分化的機(jī)理積累基礎(chǔ)性資料。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試棉花品種有高品質(zhì)棉纖維品種中棉42和新陸早36。
1.2 棉纖維發(fā)育過程中相關(guān)指標(biāo)及測定方法
對(duì)2個(gè)供試棉花品種開花后7、14、21、28、35、42 d的棉鈴進(jìn)行采樣,樣品低溫保存。冰浴條件下取出棉纖維,儲(chǔ)存于-40 ℃冰箱。測定棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、POD及IAAO活性的變化。
可溶性糖含量的測定采用蒽酮法[4]略有改動(dòng),先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,再測定各管在波長620 nm 處的吸光度; 可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法,參考劉康等[5]的方法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,再以標(biāo)準(zhǔn)牛血清蛋白為對(duì)照,測定各管在波長595 nm下的吸光度;POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法; IAAO活性測定參照何之常[6]的方法, 其活性以每毫克IAAO在1 h內(nèi)分解破壞IAA的量(μg)表示酶活性[μg/(mg·h)]的大小。
2 結(jié)果與分析
2.1 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化
細(xì)胞壁蛋白質(zhì)在纖維發(fā)育過程中至少有2個(gè)明顯的蛋白質(zhì)合成高峰期,出現(xiàn)在纖維起始分化期和鈴齡15~20 d,合成的蛋白質(zhì)可能參與調(diào)節(jié)纖維伸長終止與次生壁合成的開始[7]。從圖1可以看出,中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后中棉42的可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨于平緩,而新陸早36可溶性蛋白質(zhì)含量仍下降較快,開花后28 d才趨于平緩。中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢一致,可溶性蛋白質(zhì)含量新陸早36總體上低于中棉42。
2.2 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量的變化
從圖2可以看出, 中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后7~14 d下降,之后又急劇上升,21 d時(shí)達(dá)到最大值,均為3.1 mg/g, 隨后又開始快速下降,開花后35 d時(shí)為最小,此后趨于平緩。棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量總體上新陸早36低于中棉42。
2.3 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中POD活性的變化
從圖3可以看出,中棉42和新陸早36開花后棉鈴中POD活性總體呈上升趨勢。新陸早36在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,之后POD活性增長較快。中棉42在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,14~21 d迅速上升,之后又有所下降,28 d后POD活性迅速上升。
2.4 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育中IAAO活性的變化
IAAO活性同棉纖維細(xì)胞的伸長生長關(guān)系密切,表現(xiàn)在棉纖維細(xì)胞快速伸長期活性較低,而在伸長生長停止時(shí)出現(xiàn)活性高峰,同棉纖維細(xì)胞的伸長生長呈負(fù)相關(guān)[7]。由圖4可知,中棉42和新陸早36 開花后7 d IAAO活性較低,開花后14 d和28 d IAAO活性出現(xiàn)了2個(gè)峰值,在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)新陸早36的IAAO活性均高于中棉42。開花28 d后兩品種棉花IAAO活性都在降低且變化趨于一致。在纖維細(xì)胞伸長早期, IAAO活性較低,隨后不斷上升,在纖維細(xì)胞停止伸長時(shí)都有高峰出現(xiàn)。纖維細(xì)胞伸長停止后,IAAO活性則下降。
3 討論
POD、IAAO是與植物細(xì)胞生長密切相關(guān)的2種酶[7],POD對(duì)植物生長有調(diào)節(jié)作用,它參與細(xì)胞壁多種結(jié)構(gòu)成分的聚合作用,使植物細(xì)胞壁失去伸展性,從而限制植物細(xì)胞伸長。POD和IAAO調(diào)控著纖維伸長的結(jié)束和次生壁加厚的起始,王學(xué)德等[8]、Guo等[9]認(rèn)為POD是限制植物細(xì)胞伸長的兩大類壁蛋白質(zhì)之一,通過促進(jìn)細(xì)胞壁中木質(zhì)素的合成和細(xì)胞壁內(nèi)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、半纖維素和果膠的交聯(lián),阻礙了細(xì)胞壁的伸長,其含量一般在初生壁的伸長期較低,到次生壁加厚期活性提高。IAAO則影響細(xì)胞壁中IAA的有效含量,起調(diào)整內(nèi)源IAA與其他內(nèi)源激素間比例的作用[10]。在纖維伸長階段,GA3刺激纖維使其有一定程度的伸長, IAA使纖維素含量增加促使纖維的伸長。胡宏標(biāo)等[11]研究指出,胞內(nèi)過氧化物酶的活性中棉所12號(hào)在纖維伸長停止期(花后25 d)出現(xiàn)1個(gè)高峰,似乎對(duì)纖維伸長有一定的抑制作用。單世華等[12]認(rèn)為,陸地棉品種在正常條件下纖維細(xì)胞早在開花前幾天就已開始分化,開花后5~15 d為纖維伸長期, 且棉纖維次生壁加厚從開花后15 d左右開始, 延續(xù)至開花后36 d左右達(dá)到高峰。張恒木等[13]認(rèn)為IAA和玉米素核苷與纖維分化的起始密切相關(guān),IAA促進(jìn)纖維次生壁的加厚。
本試驗(yàn)結(jié)果顯示,在相同的生長環(huán)境下,中棉42開花后棉纖維中可溶性蛋白質(zhì)含量在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后趨于平緩,新陸早36在開花后21 d仍下降較快,直至開花后28 d才趨于平緩,且新陸早 36下降幅度高于中棉42。初步判斷中棉42纖維細(xì)胞伸長期基本完成在開花后21 d左右,而新陸早36纖維細(xì)胞伸長期基本完成是在開花后28 d。中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后21 d時(shí)達(dá)到最大值,通過可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化可推斷開花后21~28 d左右為中棉42和新陸早36纖維伸長的基本完成時(shí)間。
POD和IAAO在棉纖維細(xì)胞分化發(fā)育過程中的關(guān)系非常密切,有分工和協(xié)同作用。通過對(duì)棉花纖維發(fā)育過程中一些生理生化指標(biāo)的測定,開展研究不同品種纖維品質(zhì)形成過程中內(nèi)源激素含量、相關(guān)酶活性變化規(guī)律,探討不同處理下相關(guān)酶活性的響應(yīng)機(jī)制十分重要,可為新疆棉區(qū)選育新品種提供理論指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn):
[1] 杜雄明,潘家駒.影響棉纖維分化和發(fā)育的因素[J].生命科學(xué),2000,12(4):177-180.
[2] 季之娟,薛慶中.植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展[J].生命科學(xué),2004, 16(4):241-246.
[3] 蔣淑麗,王學(xué)德.棉花纖維突變體胚珠發(fā)育過程中主要生化物質(zhì)的積累特征[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2002, 28(1):16-21.
[4] H?譈LSKAMP M. Plant trichomes: A model for cell differentiation[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2004,5(6):471-480.
[5] 劉 康,胡鳳萍,張?zhí)煺?棉花胚珠與纖維蛋白質(zhì)的兩種提取方法比較研究[J].棉花學(xué)報(bào),2005,17(6):323-327.
[6] 何之常.HPGMR農(nóng)墾58s光敏感期葉片中陽離子過氧化物酶的變化[J].植物科學(xué)學(xué)報(bào),1995,13(2):157-162.
[7] 高云光,饒翠婷,賀海燕,等.鈴期溫度對(duì)不同棉花品種棉鈴發(fā)育過程及纖維比強(qiáng)度的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2010,22(6):580-585.
[8] 王學(xué)德,朱玉賢,季道藩,等.棉纖維相關(guān)cDNA的克隆及其在4個(gè)纖維突變體中的結(jié)構(gòu)變異[J].科學(xué)通報(bào),2000,45(17):1852-1857.
[9] GUO Y M,SHEN S H,JING Y X, et al. Plant proteomics in the post-genomic Era[J]. Acta Botonica Siniea,2002,44(6):631-641.
[10] 夏其昌,曾 嶸.蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.
[11] 胡宏標(biāo),張文靜,王友華,等.棉纖維加厚發(fā)育相關(guān)物質(zhì)對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2007,27(4):726-733.
[12] 單世華,王明林,汪建明,等.不同開花期IAA、GA3和POD對(duì)棉纖維伸長發(fā)育的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2001,13(2):100-104.
[13] 張恒木,趙旌旌,王隆華.試管棉纖維發(fā)育中IAA氧化酶和POD活性的變化(簡報(bào))[J].植物生理學(xué)通訊,2000,36(4):315-317.
2 結(jié)果與分析
2.1 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化
細(xì)胞壁蛋白質(zhì)在纖維發(fā)育過程中至少有2個(gè)明顯的蛋白質(zhì)合成高峰期,出現(xiàn)在纖維起始分化期和鈴齡15~20 d,合成的蛋白質(zhì)可能參與調(diào)節(jié)纖維伸長終止與次生壁合成的開始[7]。從圖1可以看出,中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后中棉42的可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨于平緩,而新陸早36可溶性蛋白質(zhì)含量仍下降較快,開花后28 d才趨于平緩。中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢一致,可溶性蛋白質(zhì)含量新陸早36總體上低于中棉42。
2.2 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量的變化
從圖2可以看出, 中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后7~14 d下降,之后又急劇上升,21 d時(shí)達(dá)到最大值,均為3.1 mg/g, 隨后又開始快速下降,開花后35 d時(shí)為最小,此后趨于平緩。棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量總體上新陸早36低于中棉42。
2.3 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中POD活性的變化
從圖3可以看出,中棉42和新陸早36開花后棉鈴中POD活性總體呈上升趨勢。新陸早36在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,之后POD活性增長較快。中棉42在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,14~21 d迅速上升,之后又有所下降,28 d后POD活性迅速上升。
2.4 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育中IAAO活性的變化
IAAO活性同棉纖維細(xì)胞的伸長生長關(guān)系密切,表現(xiàn)在棉纖維細(xì)胞快速伸長期活性較低,而在伸長生長停止時(shí)出現(xiàn)活性高峰,同棉纖維細(xì)胞的伸長生長呈負(fù)相關(guān)[7]。由圖4可知,中棉42和新陸早36 開花后7 d IAAO活性較低,開花后14 d和28 d IAAO活性出現(xiàn)了2個(gè)峰值,在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)新陸早36的IAAO活性均高于中棉42。開花28 d后兩品種棉花IAAO活性都在降低且變化趨于一致。在纖維細(xì)胞伸長早期, IAAO活性較低,隨后不斷上升,在纖維細(xì)胞停止伸長時(shí)都有高峰出現(xiàn)。纖維細(xì)胞伸長停止后,IAAO活性則下降。
3 討論
POD、IAAO是與植物細(xì)胞生長密切相關(guān)的2種酶[7],POD對(duì)植物生長有調(diào)節(jié)作用,它參與細(xì)胞壁多種結(jié)構(gòu)成分的聚合作用,使植物細(xì)胞壁失去伸展性,從而限制植物細(xì)胞伸長。POD和IAAO調(diào)控著纖維伸長的結(jié)束和次生壁加厚的起始,王學(xué)德等[8]、Guo等[9]認(rèn)為POD是限制植物細(xì)胞伸長的兩大類壁蛋白質(zhì)之一,通過促進(jìn)細(xì)胞壁中木質(zhì)素的合成和細(xì)胞壁內(nèi)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、半纖維素和果膠的交聯(lián),阻礙了細(xì)胞壁的伸長,其含量一般在初生壁的伸長期較低,到次生壁加厚期活性提高。IAAO則影響細(xì)胞壁中IAA的有效含量,起調(diào)整內(nèi)源IAA與其他內(nèi)源激素間比例的作用[10]。在纖維伸長階段,GA3刺激纖維使其有一定程度的伸長, IAA使纖維素含量增加促使纖維的伸長。胡宏標(biāo)等[11]研究指出,胞內(nèi)過氧化物酶的活性中棉所12號(hào)在纖維伸長停止期(花后25 d)出現(xiàn)1個(gè)高峰,似乎對(duì)纖維伸長有一定的抑制作用。單世華等[12]認(rèn)為,陸地棉品種在正常條件下纖維細(xì)胞早在開花前幾天就已開始分化,開花后5~15 d為纖維伸長期, 且棉纖維次生壁加厚從開花后15 d左右開始, 延續(xù)至開花后36 d左右達(dá)到高峰。張恒木等[13]認(rèn)為IAA和玉米素核苷與纖維分化的起始密切相關(guān),IAA促進(jìn)纖維次生壁的加厚。
本試驗(yàn)結(jié)果顯示,在相同的生長環(huán)境下,中棉42開花后棉纖維中可溶性蛋白質(zhì)含量在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后趨于平緩,新陸早36在開花后21 d仍下降較快,直至開花后28 d才趨于平緩,且新陸早 36下降幅度高于中棉42。初步判斷中棉42纖維細(xì)胞伸長期基本完成在開花后21 d左右,而新陸早36纖維細(xì)胞伸長期基本完成是在開花后28 d。中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后21 d時(shí)達(dá)到最大值,通過可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化可推斷開花后21~28 d左右為中棉42和新陸早36纖維伸長的基本完成時(shí)間。
POD和IAAO在棉纖維細(xì)胞分化發(fā)育過程中的關(guān)系非常密切,有分工和協(xié)同作用。通過對(duì)棉花纖維發(fā)育過程中一些生理生化指標(biāo)的測定,開展研究不同品種纖維品質(zhì)形成過程中內(nèi)源激素含量、相關(guān)酶活性變化規(guī)律,探討不同處理下相關(guān)酶活性的響應(yīng)機(jī)制十分重要,可為新疆棉區(qū)選育新品種提供理論指導(dǎo)。
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[5] 劉 康,胡鳳萍,張?zhí)煺?棉花胚珠與纖維蛋白質(zhì)的兩種提取方法比較研究[J].棉花學(xué)報(bào),2005,17(6):323-327.
[6] 何之常.HPGMR農(nóng)墾58s光敏感期葉片中陽離子過氧化物酶的變化[J].植物科學(xué)學(xué)報(bào),1995,13(2):157-162.
[7] 高云光,饒翠婷,賀海燕,等.鈴期溫度對(duì)不同棉花品種棉鈴發(fā)育過程及纖維比強(qiáng)度的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2010,22(6):580-585.
[8] 王學(xué)德,朱玉賢,季道藩,等.棉纖維相關(guān)cDNA的克隆及其在4個(gè)纖維突變體中的結(jié)構(gòu)變異[J].科學(xué)通報(bào),2000,45(17):1852-1857.
[9] GUO Y M,SHEN S H,JING Y X, et al. Plant proteomics in the post-genomic Era[J]. Acta Botonica Siniea,2002,44(6):631-641.
[10] 夏其昌,曾 嶸.蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.
[11] 胡宏標(biāo),張文靜,王友華,等.棉纖維加厚發(fā)育相關(guān)物質(zhì)對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2007,27(4):726-733.
[12] 單世華,王明林,汪建明,等.不同開花期IAA、GA3和POD對(duì)棉纖維伸長發(fā)育的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2001,13(2):100-104.
[13] 張恒木,趙旌旌,王隆華.試管棉纖維發(fā)育中IAA氧化酶和POD活性的變化(簡報(bào))[J].植物生理學(xué)通訊,2000,36(4):315-317.
2 結(jié)果與分析
2.1 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化
細(xì)胞壁蛋白質(zhì)在纖維發(fā)育過程中至少有2個(gè)明顯的蛋白質(zhì)合成高峰期,出現(xiàn)在纖維起始分化期和鈴齡15~20 d,合成的蛋白質(zhì)可能參與調(diào)節(jié)纖維伸長終止與次生壁合成的開始[7]。從圖1可以看出,中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后中棉42的可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨于平緩,而新陸早36可溶性蛋白質(zhì)含量仍下降較快,開花后28 d才趨于平緩。中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢一致,可溶性蛋白質(zhì)含量新陸早36總體上低于中棉42。
2.2 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量的變化
從圖2可以看出, 中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后7~14 d下降,之后又急劇上升,21 d時(shí)達(dá)到最大值,均為3.1 mg/g, 隨后又開始快速下降,開花后35 d時(shí)為最小,此后趨于平緩。棉纖維發(fā)育過程中可溶性糖含量總體上新陸早36低于中棉42。
2.3 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育過程中POD活性的變化
從圖3可以看出,中棉42和新陸早36開花后棉鈴中POD活性總體呈上升趨勢。新陸早36在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,之后POD活性增長較快。中棉42在開花后7~14 d POD活性增長速度較緩,14~21 d迅速上升,之后又有所下降,28 d后POD活性迅速上升。
2.4 中棉42和新陸早36棉纖維發(fā)育中IAAO活性的變化
IAAO活性同棉纖維細(xì)胞的伸長生長關(guān)系密切,表現(xiàn)在棉纖維細(xì)胞快速伸長期活性較低,而在伸長生長停止時(shí)出現(xiàn)活性高峰,同棉纖維細(xì)胞的伸長生長呈負(fù)相關(guān)[7]。由圖4可知,中棉42和新陸早36 開花后7 d IAAO活性較低,開花后14 d和28 d IAAO活性出現(xiàn)了2個(gè)峰值,在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)新陸早36的IAAO活性均高于中棉42。開花28 d后兩品種棉花IAAO活性都在降低且變化趨于一致。在纖維細(xì)胞伸長早期, IAAO活性較低,隨后不斷上升,在纖維細(xì)胞停止伸長時(shí)都有高峰出現(xiàn)。纖維細(xì)胞伸長停止后,IAAO活性則下降。
3 討論
POD、IAAO是與植物細(xì)胞生長密切相關(guān)的2種酶[7],POD對(duì)植物生長有調(diào)節(jié)作用,它參與細(xì)胞壁多種結(jié)構(gòu)成分的聚合作用,使植物細(xì)胞壁失去伸展性,從而限制植物細(xì)胞伸長。POD和IAAO調(diào)控著纖維伸長的結(jié)束和次生壁加厚的起始,王學(xué)德等[8]、Guo等[9]認(rèn)為POD是限制植物細(xì)胞伸長的兩大類壁蛋白質(zhì)之一,通過促進(jìn)細(xì)胞壁中木質(zhì)素的合成和細(xì)胞壁內(nèi)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、半纖維素和果膠的交聯(lián),阻礙了細(xì)胞壁的伸長,其含量一般在初生壁的伸長期較低,到次生壁加厚期活性提高。IAAO則影響細(xì)胞壁中IAA的有效含量,起調(diào)整內(nèi)源IAA與其他內(nèi)源激素間比例的作用[10]。在纖維伸長階段,GA3刺激纖維使其有一定程度的伸長, IAA使纖維素含量增加促使纖維的伸長。胡宏標(biāo)等[11]研究指出,胞內(nèi)過氧化物酶的活性中棉所12號(hào)在纖維伸長停止期(花后25 d)出現(xiàn)1個(gè)高峰,似乎對(duì)纖維伸長有一定的抑制作用。單世華等[12]認(rèn)為,陸地棉品種在正常條件下纖維細(xì)胞早在開花前幾天就已開始分化,開花后5~15 d為纖維伸長期, 且棉纖維次生壁加厚從開花后15 d左右開始, 延續(xù)至開花后36 d左右達(dá)到高峰。張恒木等[13]認(rèn)為IAA和玉米素核苷與纖維分化的起始密切相關(guān),IAA促進(jìn)纖維次生壁的加厚。
本試驗(yàn)結(jié)果顯示,在相同的生長環(huán)境下,中棉42開花后棉纖維中可溶性蛋白質(zhì)含量在開花后7~21 d急劇下降,開花21 d后趨于平緩,新陸早36在開花后21 d仍下降較快,直至開花后28 d才趨于平緩,且新陸早 36下降幅度高于中棉42。初步判斷中棉42纖維細(xì)胞伸長期基本完成在開花后21 d左右,而新陸早36纖維細(xì)胞伸長期基本完成是在開花后28 d。中棉42和新陸早36可溶性糖含量在開花后21 d時(shí)達(dá)到最大值,通過可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化可推斷開花后21~28 d左右為中棉42和新陸早36纖維伸長的基本完成時(shí)間。
POD和IAAO在棉纖維細(xì)胞分化發(fā)育過程中的關(guān)系非常密切,有分工和協(xié)同作用。通過對(duì)棉花纖維發(fā)育過程中一些生理生化指標(biāo)的測定,開展研究不同品種纖維品質(zhì)形成過程中內(nèi)源激素含量、相關(guān)酶活性變化規(guī)律,探討不同處理下相關(guān)酶活性的響應(yīng)機(jī)制十分重要,可為新疆棉區(qū)選育新品種提供理論指導(dǎo)。
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