對映-貝殼杉烷型二萜化合物Rabdosin-B對萵苣幼苗根生長和根毛發(fā)育的調(diào)控作用研究

對映-貝殼杉烷型二萜化合物RabdosinB對萵苣幼苗根生長和根毛發(fā)育的調(diào)控作用研究香茶菜屬植物為唇形科多年生草本、灌木或亞灌木,全世界共有150多種,廣泛分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)。對映–貝殼杉烷型二萜是該屬植物的主要次生代謝產(chǎn)物,在其嫩枝葉中含量豐富,目前已從該屬植物中分離得到400余種對映–貝殼杉烷型二萜化合物。作為多年生落葉植物，其體內(nèi)含量極為豐富的對映–貝殼杉烷型二萜化合物每年都會(huì)隨著植株枯萎被釋放到土壤中。在長期進(jìn)化過程中形成含量如此豐富且種類繁多的次生代謝產(chǎn)物很有可能對物種自身的生存和演化有著重要的意義,然而這些化合物究竟在其自然生境中發(fā)揮著何種生態(tài)學(xué)作用仍然未知。為了研究該類化合物的植物毒性，推斷其是否在自然生境中發(fā)揮重要的生態(tài)作用，為系統(tǒng)開展該類化合物化感作用的研究提供依據(jù)，我們選取甘肅產(chǎn)藍(lán)萼香茶菜中含量豐富且具結(jié)構(gòu)代表性的對映–貝殼杉烷型二萜化合物RabdosinB，運(yùn)用生物測定的方法研究了其對經(jīng)典化感受試植物“萵苣”幼苗根生長和根毛發(fā)育的影響，并探討了該化合物RabdosinB的作用機(jī)制。研究結(jié)果如下：（1）對映–貝殼杉烷型二萜RabdosinB作用于萵苣幼苗48h后對根的生長表現(xiàn)出顯著的“低促高抑”現(xiàn)象。低濃度的RabdosinB（20μM，40μM，80μM）顯著促進(jìn)根的生長。相反，當(dāng)濃度達(dá)到120-200μM時(shí)，又表現(xiàn)出極強(qiáng)的抑制作用。另外，所有測試的濃度（10μM，20μM，40μM）均顯著的抑制根毛的發(fā)育，且存在濃度依賴性。（2）RabdosinB處理萵苣幼苗48h后根尖成熟區(qū)細(xì)胞的長度和根尖分生區(qū)細(xì)胞的有絲分裂指數(shù)均發(fā)生了顯著的變化，且與根的NGR變化趨勢相一致。線性回歸分析表明：根的NGR與根尖成熟區(qū)細(xì)胞的長度和有絲分裂指數(shù)之間存在著顯著的相關(guān)性。由此得出，低濃度的RabdosinB（20μM，40μM，80μM）顯著促進(jìn)根的生長是通過增加成熟區(qū)細(xì)胞的長度并提高分生區(qū)細(xì)胞的分裂活性而導(dǎo)致的。（3）高濃度的RabdosinB（120μM，160μM，200μM）對根生長的抑制作用主要是由于影響了根尖成熟區(qū)細(xì)胞的長度和分生區(qū)細(xì)胞的分裂活性。彗星電泳和流式細(xì)胞儀分析的結(jié)果表明，200μMRabdosinB使根尖細(xì)胞DNA發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，從而導(dǎo)致G2期和S期細(xì)胞的周期阻滯，進(jìn)而降低根尖細(xì)胞有絲分裂活性。（4）RabdosinB和Ag+（乙烯作用抑制劑）都能夠顯著的抑制萵苣幼苗根毛的發(fā)育，而且它們對于乙烯利促進(jìn)根毛頂端生長的作用均具有拮抗特性。RabdosinB對萵苣幼苗根毛發(fā)育的抑制作用并不能通過同時(shí)添加乙烯利而恢復(fù)，說明RabdosinB并沒有影響乙烯的合成，而是影響了乙烯信號(hào)通路。（5）Ag+對乙烯抑制根的生長同樣具有拮抗特性，而RabdosinB對這一乙烯反應(yīng)不具有拮抗特性。可能的一種解釋是，RabdosinB是在乙烯信號(hào)通路中特異性調(diào)控根毛頂端生長的下游支路中起作用，而對于乙烯調(diào)控根生長的支路不起作用；而Ag+則可能與乙烯受體發(fā)生相互作用，即在乙烯通路中的上游位點(diǎn)起作用，從而對乙烯調(diào)控根毛頂端生長和根的生長均表現(xiàn)出拮抗特性。我們的研究首次證實(shí)了對映–貝殼杉烷型二萜化合物RabdosinB對萵苣幼苗根的生長表現(xiàn)出顯著的“低促高抑”現(xiàn)象，同時(shí)對根毛發(fā)育過程具有較強(qiáng)的植物毒性作用。RabdosinB在較低濃度條件下對根生長的促進(jìn)作用主要是通過增加根尖成熟區(qū)細(xì)胞的長度和提高分生區(qū)細(xì)胞的分裂活性而導(dǎo)致的。高濃度的抑制作用主要是由于同時(shí)影響了成熟區(qū)細(xì)胞的長度和分生區(qū)細(xì)胞的分裂活性。有絲分裂指數(shù)的降低是由于DNA損傷導(dǎo)致不同時(shí)期細(xì)胞的周期阻滯。RabdosinB對萵苣幼苗根毛發(fā)育的抑制作用很有可能是通過拮抗乙