植物不定根的生长受多种因素的影响,如植物激素、多胺、NO、光照、温度等。已有研究表明,多胺氧化酶(CuAO)在植物不定根再生过程中有着非常重要的作用,它可能通过催化多胺的氧化降解,参与对不定根生长的调控。因此,一个有意义的问题是,在不定根再生过程中,植物激素、多胺、光照等因素与多胺氧化酶基因表达和酶活性变化有何关系?目前国内外鲜见报道。本文以“中黄25”大豆种子为材料,用外源多胺、多胺氧化酶抑制剂-氨基胍(AG)、吲哚丁酸(IBA)、生长素运输抑制剂-三碘苯甲酸(TIBA)以及生物合成抑制剂-艾维素(AVG)和不同光周期处理,研究它们对大豆幼苗下胚轴外植体不定根再生的影响,并用荧光定量PCR以及酶活性检测技术,测定在大豆下胚轴不定根再生过程中二胺氧化酶基因表达和酶活性变化,结果如下:(1)低浓度的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)都能显著促进大豆下胚轴不定根的生长,最适浓度分别为1.0 mmol/L、0.25 mmol/L及0.05 mmol/L,高浓度多胺则对不定根的生长表现出一定的抑制作用。随着下胚轴不定根的生长,从第2 d开始,CuAO基因表达水平逐渐增加,在第3 d后一直维持较高的水平;3种外源多胺处理都可显著促进CuAO基因表达水平。与此对应的是,在不定根再生过程中,CuAO活性随时间延长而逐渐增加,多胺处理组的酶活性要显著高于对照组,Put的处理效果最好。CuAO专性抑制剂氨基胍(AG)处理,其可显著抑制大豆下胚轴不定根的生长,这可能与CuAO活性受到AG强烈抑制有关。这些结果暗示,CuAO基因表达受外源多胺的诱导;多胺促进大豆下胚轴不定根的生长可能与其诱导CuAO基因表达以及促进酶的活性有关。(2)吲哚丁酸(IBA)能够显著促进大豆下胚轴不定根的生长,当浓度达到30 mg/L时,不定根的数量达到最高值,而当IBA浓度超过30 mg/L时,生长素对不定根的生长表现出抑制作用。而生长素极性运输抑制剂-TIBA和生长素合成抑制剂-AVG处理,两者均可可显著抑制大豆下胚轴不定根的生长。CuAO基因表达水平检测表明,吲哚丁酸IBA处理可显著抑制CuAO基因的表达。但在脱离IBA处理后的第2 d,CuAO基因表达水平又逐渐增加,并达到与对照相似的水平。与此对应的是,对照组CuAO活性随时间延长而逐渐增加,IBA处理组的酶活性呈先下降后上升的趋势,并在第3 d后显著高于对照组。TIBA和AVG对CuAO基因表达水平影响检测表明,在TIBA处理后的2 d以及AVG处理的第1 d,TIBA和AVG处理对CuAO基因的表达有一定的促进作用。而在离开TIBA处理的第3 d和AVG处理第2 d,CuAO基因表达反而低于对照。在TIBA和AVG处理后期,对CuAO活性有强烈的抑制作用。这些结果表明,生长素促进大豆下胚轴不定根再生过程可能有CuAO的参与;虽然生长素对CuAO基因表达有负调控作用,但生长素的这种前期处理,对下胚轴后期的CuAO基因表达,尤其是酶活性有明显的增益效应,并与大豆下胚轴不定根再生的促进作用相同步。(3)在不同光照周期中,随着光照时间的增加,对大豆下胚轴不定根再生的促进效果越明显。光照处理能够显著促进CuAO基因的表达,黑暗条件下CuAO基因表达水平明显低于光照条件。CuAO酶活性检测显示的结果与基因表达水平相一致。结果表明:CuAO基因表达受到光照的正调控;光照促进大豆下胚轴不定根的生长,可能与其诱导CuAO基因表达从而促进酶的活性有关。上述结果表明,大豆下胚轴不定根的再生,受一定浓度的外源多胺、生长素以及光周期的促进;适宜的多胺和光照都可正向调节CuAO基因表达水平和酶活性的增加;虽然生长素对CuAO基因表达有负调控作用,但经生长素处理后,对下胚轴生长后期的CuAO基因表达尤其是酶活性有明显的增益作用,并与大豆下胚轴不定根再生的促进作用相同步。因此,我们认为外源多胺、生长素和光周期均可通过对CuAO基因表达和酶活性的调节,而影响大豆下胚轴不定根的再生。