大豆根邊緣細胞緩解鋁毒的作用及機理研究.pdf

1、本文以耐鋁植物大豆(Glycine max(L.)Merrill)三個品種浙春2號、浙春3號和華春18號為材料(其耐鋁強弱為：浙春2號>浙春3號>華春18號)，研究了大豆邊緣細胞(簡稱BC)的生物學功能及對鋁毒的反應規(guī)律，探索BC緩解鋁毒害的作用和機理。結果摘要如下： 1．大豆BC發(fā)育與根尖同步，其形狀大多為橢圓形或方形，在根長為15 mm時數(shù)目達到最大值(約4800個)，并保持有60～80％的細胞活性，根長為5 mm長時，其活

2、性達到最大值(約77％±8)。BC數(shù)目、活性、果膠甲基酯酶(PME)活性及根內過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(gAT)和蛋白質含量變化在不同根長、不同品種中存在差異。 2．低pH值能刺激BC從根尖的脫落，降低BC的存活率和PME活性，并隨著外界環(huán)境酸度的減弱，根凈生長率增大、BC的數(shù)目減少、存活率下降、PME活性不斷增強。表明在大豆BC的生長發(fā)育過程中，BC的產(chǎn)生、存活率和PME活性變化受外界pH值的影響較大。 3．鋁

3、脅迫能誘導BC的死亡，隨著Al<'3+>濃度的升高和處理時間的延長，細胞死亡率增加。鋁脅迫下附著于根尖的BC比離體BC有更高的活性，前者Al<'3+>處理24 h后，其成活率仍能達到74％以上，而后者Al<'3+>處理12 h其活性在400μmol/L時僅有20％左右的細胞存活。隨Al<'3+>濃度的提升，PME活性增加，根伸長受抑加劇，敏感品種較耐性品種有更高的PME活性和根伸長抑制率和低的細胞活性。表明Al<'3+>對BC具有一定的

4、毒害效應，較高的滲透壓有利于保持BC的存活，通過與細胞壁的結合、加速BC的死亡，可阻止鋁進入根尖和根冠的分生組織，起到保護作用。 4．12 h鋁脅迫能誘導BC從根尖的脫落，而高濃度鋁處理一定時間后能抑制BC發(fā)育。振蕩培養(yǎng)移走根尖周圍的BC能明顯增強鋁脅迫對根伸長的抑制，降低根系的POD活性、CAT活性(短時間鋁脅迫下)、超氧化物岐化酶(SOD)活性和蛋白質含量，根尖附著有邊緣細胞時根系伸長受抑減輕，低濃度鋁作用下，這種作用較明顯

5、。但高濃度鋁(200，400μmol/L Al<'3+>處理12 h和；100～400 μmol/L Al<'3+>處理24h)作用時根尖附著有無BC對根系的酶活性及蛋白質含量變化差異不明顯(P>0.05)。這些結果說明鋁脅迫下植物根尖附著的BC是某些物種耐鋁毒的一個重要機制，其能通過增加數(shù)目、提高根尖蛋白質含量，維持較高水平的POD、CAT 和SOD活性來對抗鋁毒脅迫，以達到緩解植物鋁毒害的目的。 5．鋁能刺激BC黏液的分泌，

6、不同Al<'3+>濃度及處理時間下，黏液層厚度隨鋁濃度的增加而增厚，耐性品種都比敏感品種BC分泌較多的黏液，而振蕩培養(yǎng)移除BC及黏液后根尖被蘇木精染色程度加深，懸空培養(yǎng)有BC及黏液附著的根經(jīng)鋁處理后不除去黏液，根尖的鋁含量大于同樣處理后除去黏液的根尖鋁含量，并且都小于振蕩培養(yǎng)時根尖鋁的含量。表明大豆根尖BC分泌的黏液對根尖的保護是大豆抵御鋁毒的一個機制之一。 6．400μmol/LAl<'3+>誘導大豆根24 h時，核酸電泳顯示

7、細胞DNA發(fā)生特異性降解并形成DNA“l(fā)adder”，用TUNEL檢測200μmol/L、400μmol/L-Al<'3+>處理12 h后的大豆根BC，發(fā)現(xiàn)DNA的3'-OH斷端被原位特異標記，DAB顯色后細胞核為陽性或強陽性。同時，與對照相比，50μmol/LAl<'3+>處理12 h、25 μmol/LAl<'3+>作用24 h都能促進根細胞中POD和SOD的活性，而處理24 h，50μmol/L～100μmol/L Al<'3+>