小麥胚芽鞘膨脹素的性質(zhì)與功能分析.pdf

1、生長(zhǎng)是植物最基本的生理現(xiàn)象。植物的生長(zhǎng)主要涉及到細(xì)胞的伸長(zhǎng)和細(xì)胞的分裂。關(guān)于植物細(xì)胞生長(zhǎng)的研究，以前的工作主要集中在膨壓維持方面，穩(wěn)定的膨壓為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供了持續(xù)的動(dòng)力，而細(xì)胞壁限制了細(xì)胞的擴(kuò)大。因此，調(diào)節(jié)細(xì)胞壁的可塑性，是促進(jìn)植物組織生長(zhǎng)的重要機(jī)制。膨脹素作為一種細(xì)胞壁蛋白，可以有效的提高細(xì)胞壁的可塑性，而且廣泛參與植物生長(zhǎng)發(fā)育過程。目前在許多植物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了膨脹素的存在。 小麥?zhǔn)鞘澜缧缘闹匾Z食作物，其生長(zhǎng)和產(chǎn)量直接關(guān)系到人

2、類食物的供應(yīng)，研究小麥的生長(zhǎng)機(jī)制對(duì)于提高小麥產(chǎn)量具有重要意義。目前，在小麥中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了膨脹素基因的存在。本文以小麥胚芽鞘為實(shí)驗(yàn)材料，鑒定了小麥胚芽鞘中膨脹素的存在，對(duì)胚芽鞘膨脹素的生化性質(zhì)進(jìn)行了研究，并對(duì)其生理功能，特別是在小麥水分脅迫適應(yīng)中的作用進(jìn)行了初步分析。 主要結(jié)果如下： 1)利用高精度的位移傳感器(LVDT)，組裝了植物組織伸展測(cè)定儀。實(shí)驗(yàn)證明此儀器的靈敏性很高，是一種測(cè)定植物組織生長(zhǎng)的良好儀器。 2)

3、通過測(cè)定小麥胚芽鞘中膨脹素的活性，蛋白免疫印跡檢測(cè)和抗體血清抑制劑法證實(shí)小麥胚芽鞘中存在膨脹素。 3)采用Hepes法和SDS法分別提取小麥胚芽鞘細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)中的膨脹素蛋白。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁中提取的膨脹素蛋白的活性高，而細(xì)胞質(zhì)中提取的蛋白基本沒有膨脹素活性。蛋白免疫印跡檢測(cè)也獲得了相同的結(jié)論。說明小麥胚芽鞘膨脹素定位于細(xì)胞壁中。Hepes法提取的膨脹素蛋白的活性較高，蛋白量相對(duì)較少；而SDS法的膨脹素蛋白提取效率高，但是蛋白活性低，

4、這可能是因?yàn)樵赟DS法提取過程中，SDS使膨脹素失活的原因。 4)通過測(cè)定不同pH條件下小麥胚芽鞘膨脹素的重組活性和離體小麥胚芽鞘細(xì)胞壁膨脹素活性，發(fā)現(xiàn)小麥胚芽鞘膨脹素的最適pH值為4.0-4.5。熱鈍化后的小麥胚芽鞘細(xì)胞壁的伸展活性一旦被外源膨脹素所恢復(fù)，用酸性緩沖液(pH4.5)代替膨脹素提取液后，伸展活性不受影響；但若換用中性緩沖液(pH6.8)，伸展活性喪失殆盡，且隨緩沖液的交替更換而反復(fù)逆轉(zhuǎn)；用離體小麥胚芽鞘進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲

5、得了類似的結(jié)果。小麥胚芽鞘和黃瓜下胚軸膨脹素可以與其熱鈍化的細(xì)胞壁相互交叉重組，但這種活性具有種屬特異性，即黃瓜膨脹素對(duì)自身的伸展活性高于對(duì)小麥胚芽鞘的伸展活性，同樣，小麥胚芽鞘膨脹素蛋白對(duì)自身的伸展活性高于對(duì)黃瓜下胚軸的伸展活性，這可能與兩種植物的膨脹素的種類和以及細(xì)胞壁對(duì)膨脹素的敏感性有關(guān)。膨脹素的活性受外源離子影響。其中，Zn<'2+>、Al<'2+>和ca<'2+>(高濃度)對(duì)膨脹素的活性具有抑制作用，DTT、K<'+>和Mg<

6、'2+>對(duì)膨脹素具有激活作用。 5) 小麥胚芽鞘細(xì)胞在胚中已經(jīng)分化完成，生長(zhǎng)過程中沒有細(xì)胞分裂，只有細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，是研究細(xì)胞生長(zhǎng)機(jī)制的良好模式材料。分別測(cè)定不同生長(zhǎng)時(shí)期小麥胚芽鞘的長(zhǎng)度和膨脹素的蛋白活性及蛋白豐度，發(fā)現(xiàn)膨脹素的表達(dá)與小麥胚芽鞘的生長(zhǎng)幾乎同步，說明膨脹素參與小麥胚芽鞘的生長(zhǎng)過程。以上結(jié)果，有利于揭示植物細(xì)胞的生長(zhǎng)機(jī)制。 6) 胚芽鞘是作物幼嫩子葉的保護(hù)組織，其生長(zhǎng)狀況受到周圍環(huán)境的影響，膨脹素可以有效的促進(jìn)

7、植物生長(zhǎng)并且受到環(huán)境因子的調(diào)控。因此，小麥胚芽鞘中膨脹素的功能研究有利于揭示環(huán)境對(duì)生長(zhǎng)調(diào)控的機(jī)制。研究表明，水分脅迫誘導(dǎo)小麥胚芽鞘膨脹素的蛋白活性和豐度提高。分析認(rèn)為，膨脹素蛋白的表達(dá)增加是小麥胚芽鞘對(duì)水分脅迫適應(yīng)的方式之一。結(jié)合水分脅迫抑制胚芽鞘生長(zhǎng)的事實(shí)，分析認(rèn)為，膨脹素以外的其他因素，如膨壓、細(xì)胞壁成分、活性氧等對(duì)小麥胚芽鞘生長(zhǎng)具有抑制作用。小麥抗旱性強(qiáng)弱受各種因素的共同作用。 7) 通過比較不同光照培養(yǎng)條件下小麥胚芽鞘的