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烟草 (Nicotiana tabacum L.)是国内首屈一指的经济作物之一。烟草侧根组成其根系系统的大部分，异于其他双子叶植物，缺乏明显的主根。在南方春季持续不见曦日的天气下，人工光源经常被使用，来为工业规模的烟苗生产提供光照时间的补充。不同光质在影响烟草幼苗生长发育上差异显著，但对烟苗根系尤其是侧根发育的影响及其作用机理还不明了。本次实验中，我们监测了红、蓝、白三种光质处理下烟苗侧根发育的变化情况。我们使用HPLC（高效液相色谱）测定出烟苗叶片和根系中生长素浓度，使用DR5::GUS转基因烟草对烟苗中生长素在不同光质处理下的分布情况进行了研究；对NPA对红光处理下烟苗烟苗根系及NAA对蓝光处理下烟苗根系发育的作用效果进行了研究；此外，还采用荧光定量PCR对PIN家族基因mRNA表达水平进行了分析。通过实验，我们认为光质对烟苗侧根发育的调控至少部分是通过改变生长素在植株体内的分布来完成的。
1 材料与方法
1．1 栽培条件
我们选用烟草栽培种K326实验，种子在草炭和蛭石以1:1（V:V）混匀的育苗基质中发芽生长，温室内自然光照下白天温度为28°C，夜间为22°C。我们在幼苗破土而出后25天，挑选长势相仿的烟苗转移到装有1/4 霍格兰营养液的塑料箱中。[12]每个箱子体积为14L，十孔，每孔一苗，箱体需要完全蔽光，四周及底部用锡箔纸包裹。营养液pH调至6.0并每天更换一次。烟苗移栽到营养液中后转移至3个顶部分别安装有白、蓝（最大448nm）、红（最大660nm）色LED灯的蔽光棚内（中国青岛卡尔光电有限公司生产）。蔽光棚在实验前严格进行了蔽光检查。各处理都设置16小时白天和8小时夜晚的光周期，通过调整灯的高度保证各处理烟苗光照时间内所受光照强度保持在108 W•m-2。每项处理12个重复，通过完全随机设计避免边缘效应。在实验第12天收获烟苗，将采集的样品置于-40°C的冰箱保存。
1．2 外源激素处理
蓝光下的营养液加入外源生长素NAA（α-萘乙酸、溶于1M的NaOH），设置0、5、10、20、40nM的浓度梯度，红光下的营养液添加抑制剂NPA（溶解于DMSO）。[13]我们在含NAA或NPA溶液的营养液中培育25天年龄的烟苗12天。
1．3 根系结构测量
虽然烟草是双子叶植物，但是其主根并不发达。在水培处理的第12天，我们观察到烟苗一级（1°）侧根和二级（2°）侧根有明显成长，而主根无明显变化。因此我们选择测量侧根对各光质的反应。我们用尺子测量出一级侧根的长度，通过根系分析系统(Regent Instruments, Montreal, QC, Canada)测出二级侧根的长度，并对侧根数目进行计数。二级根系长度=（根系总长-一级侧根总长）/二级侧根数目。二级侧根密度=二级侧根数目/一级侧根长度。
1．4 吲哚乙酸IAA含量测量
我们采用高效液相色谱法测定IAA含量。于第十二天上午采集幼苗新鲜叶和根部，称重后冷冻于液氮中进行贮藏。