纳米氧化镧对植物暗形态建成的影响
稀土纳米颗粒(NPs)有望用于农业,因为它可以改善植物的生理代谢,促进种子萌发、生长发育和提高产量,但其对植物的影响机制尚不清楚。需要在土壤中发芽的植物需要经历在黑暗中发育的黑暗形态发生过程。这一阶段对植物的后续生长非常重要,但稀土NPs对这一过程的影响尚未报道。以模式植物拟南芥和纳米氧化镧(La 2O3 NPs)分别为代表植物和稀土NPs,探讨了不同剂量稀土NPs对植物暗形态形成的影响及其机理。结果表明,5、10、20和40mg L-1 La2O3-NPs均能增加拟南芥的下胚轴长度、上弯角和原叶绿酸含量,即La2O3-NPs促进了拟南芥的黑暗形成,在20L-1时促进作用最大。高效液相色谱和气相色谱研究结果表明,高山处理增加了赤霉素(GA)、生长素(IAA)和细胞分裂素(ZT)、GA/脱落酸(ABA)、IAA/ABA、ZT/ABA和GA/乙烯(ETH)、IAA/eth、ZT/eth的拟南芥含量,降低了ABA和ETH的含量。同样,20 mg L-1 La2O3高山处理对内源激素拟南芥的影响最大。相关性分析表明,La2O3NPs通过增加GA、IAA和ZT以及GA/ABA、IAA/ABA、ZT/ABA、GA/ETH、IAA/Eth和ZT/Eth的含量来抑制ABA和ETH的含量,从而促进拟南芥的黑暗形态。为了进一步探索La2O3NPs促进暗形态形成的原因,采用实时荧光定量PCR、蛋白质和免疫印迹的方法测定了与表达量相关的基因和组成性光形态建成蛋白1(COP1)和光敏色素相互作用因子3(PIF3)的蛋白质水平。发现La2O3-NPs处理增加了拟南芥COP1和PIF相对于表达量的基因和蛋白质水平,推测COP1和PIF3可能通过内源激素参与La2O3-NPs暗形态发生的调节。本研究为阐明高山对植物的作用机理和发展纳米农业提供了理论依据。