鈰對擬南芥的Hormesis效應及其與鈣信號傳導之間關系的研究.pdf

1、本文以模式植物擬南芥為實驗材料，以農(nóng)用稀土中的主要成分硝酸鈰為細胞外調(diào)控因子，從細胞、亞細胞及分子水平等不同層次，系統(tǒng)的研究了稀土元素鈰（Cerium，Ce）對擬南芥的Hormesis效應及其與鈣離子信號傳導之間的關系。結果表明：
　?。?）稀土元素Ce對擬南芥生長發(fā)育的影響具有明顯的Hormesis效應。低濃度的Ce促進了擬南芥主根伸長，顯著的增加了根毛密度、葉冠直徑、刺激了葉綠素的合成，而濃度較高時，則表現(xiàn)出明顯的抑制效應。且

2、隨著濃度的加大，擬南芥的主根伸長量、根毛密度、植株鮮量、葉冠直徑、葉片數(shù)量均顯著降低，葉綠素含量也隨Ce濃度的增加而急劇下降。（2）掃描電鏡分析顯示，低濃度的Ce可刺激葉細胞直徑擴大，但濃度較高時則使之皺縮，甚至嚴重變形。（3）透射電鏡分析表明，Ce主要分布于細胞壁，在高濃度下少量Ce也可穿過細胞膜進入細胞內(nèi)部。低濃度Ce對細胞的超微結構沒有顯著影響，而在高濃度下，根和葉細胞內(nèi)的線粒體、葉綠體等細胞器都受到不同程度的損壞。且隨著培養(yǎng)基中

3、的Ce濃度的增大，細胞受損程度逐漸加重。（4）電感耦合等離子體質(zhì)譜分析顯示，Ce對鈣及其它營養(yǎng)元素的吸收與轉運均有明顯影響。低濃度Ce促進了Ca的吸收，而高濃度Ce卻強烈的抑制了Ca的吸收與轉運，Mg、Na、Mn、Fe、Cu、Zn的吸收和轉運被低劑量的Ce刺激，而高劑量Ce卻顯著抑制了Fe、Cu、K的吸收以及Mg、Na、K、Fe、Cu、Zn的轉運。（5）激光掃描共聚焦顯微鏡分析表明：鈣同稀土類似也主要分布于細胞壁；低濃度Ce對擬南芥根細

4、胞內(nèi)Ca2+濃度基本無影響，濃度較高時，會造成根細胞內(nèi)Ca2+濃度下降，而濃度過高時則誘導根細胞內(nèi)Ca2+呈先升后降的震蕩變化；Ca2+螯合劑EGTA、鈣調(diào)蛋白阻斷劑TFP、胞內(nèi)Ca2+通道阻斷劑RR和細胞膜Ca2+通道抑制劑VP均可干擾胞內(nèi)Ca2+濃度變化，由此可見，Ce可通過鈣調(diào)蛋白、細胞膜和胞內(nèi)鈣離子通道調(diào)控細胞內(nèi)的Ca2+信號。（6）低劑量和高劑量的Ce對CaM基因家族的差異調(diào)控以及Ca2+-ATP酶基因表達的不同調(diào)節(jié)，可能是稀

5、土低促高抑的另一種重要調(diào)控機制。（7）低劑量短時間的Ce處理刺激了CaM合成，而高劑量長時間處理卻起顯著抑制作用，CaM蛋白在低劑量與高劑量Ce處理下的差異表達，使之有可能通過Ca2+-CaM信號進行差異響應。（8）低濃度Ce對抗氧化系統(tǒng)及體內(nèi)活性氧的影響不大，而高濃度Ce打亂了體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的動態(tài)平衡，造成活性氧（O2.-和H2O2）急劇積累，膜脂過氧化加速，且隨著Ce濃度的提高，毒害逐漸加重。
　　綜上所述，稀土元素Ce對擬南