外源ALA缓解ABA抑制草莓根系伸长生长的机理研究

以栽培草莓'红颜'(Fragaria×ananassa Duch.'Benihoppe')为材料,探讨5-氨基乙酰丙酸(ALA)与脱落酸(ABA)以及生长素(IAA)之间的关系,以期为ALA在草莓生产上应用提供理论依据.结果显示,外源ABA处理抑制草莓根系伸长生长,而ALA缓解ABA的抑制效应.ABA处理降低草莓根尖内源生长素含量,ALA则促进内源ABA含量提高.ABA和(或)ALA处理对草莓根尖ABA生物合成关键基因NCED1、NECD2,以及ABA氧化代谢基因CYP707A的表达没有显著影响.但ABA处理诱导其受体基因PYL4和PYL8以及ABA信号通路关键蛋白激酶基因SnRK2.1、SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.4,SnRK2.5和SnRK2.6表达上调,而ALA却没此效应,说明ALA-ABA调控草莓根系伸长生长效应不涉及ABA信号途径.另一方面,ABA和(或)ALA处理对IAA合成基因YUC1表达没有影响;ABA处理下调YUC2和YUC3以及IAA内向运输基因AUX1表达,但是这种效应不能被ALA逆转.值得关注的是,IAA外向运输蛋白编码基因PIN1在ABA处理后表达下调,而ALA可以逆转ABA效应,暗示该基因可能参与ALA-ABA调控草莓根系生长.利用携带绿色荧光蛋白(GFP)基因的转基因拟南芥植株研究发现,ABA抑制AtPIN1-GFP表达,而ALA逆转ABA的抑制效应.生物信息分析表明,栽培草莓PIN1氨基酸序列与其他蔷薇科植物的同源性较高,蛋白质两端存在多个跨膜区域.将带有GFP的FaPIN1转入本氏烟草,其荧光信号分布于细胞质膜.克隆FaPIN1全长,构建到雌二醇诱导表达载体上并转入拟南芥.这种超表达FaPIN1植株根系生长对ABA处理的敏感性下降,ALA缓解效应也下降.以上结果说明,ALA缓解ABA抑制草莓根系生长的关键点在于IAA极性运输蛋白基因PIN1 的表达,即ALA通过促进IAA极性运输来缓解ABA抑制草莓根系生长.