水稻有機(jī)硅調(diào)控養(yǎng)分運(yùn)輸及細(xì)胞壁組分誘導(dǎo)硅沉積的研究.pdf

1、硅在土壤中的豐度位列第二，且有益于植物的生長。水稻（Oryza sativa）是一種典型的喜硅植物，在其體內(nèi)積累了大量的硅，其中地上部分干重高達(dá)10％。這些硅主要以無定型的二氧化硅沉積在莖和葉的特化細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞壁上，只有微量硅與細(xì)胞壁交聯(lián)形成硅-細(xì)胞壁復(fù)合物（有機(jī)硅）。大量的研究表明硅營養(yǎng)能夠幫助水稻緩解環(huán)境脅迫和調(diào)節(jié)養(yǎng)分運(yùn)輸，然而硅的生物學(xué)功能與其相對應(yīng)的分子機(jī)制尚未完全清楚。為了排除組織、器官和植株水平上多因子作用的復(fù)雜性，我們選用

2、遺傳背景和發(fā)育階段完全一致的水稻懸浮細(xì)胞作為研究對象，采用非損傷微測技術(shù)(NMT)、同位素標(biāo)記相對和絕對定量的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（iTRAQ）以及其它化學(xué)與生物的手段，在細(xì)胞水平系統(tǒng)地研究硅與養(yǎng)分運(yùn)輸和蛋白表達(dá)的關(guān)系。同時利用原子力顯微鏡(AFM)模擬了不同細(xì)胞壁組分對二氧化硅沉積的影響。主要結(jié)果總結(jié)如下:
　　1、硅-細(xì)胞壁有機(jī)復(fù)合物提高了細(xì)胞壁的機(jī)械性質(zhì)，進(jìn)而有利于細(xì)胞膜的穩(wěn)定，從而促進(jìn)了水稻懸浮細(xì)胞對銨態(tài)氮(NH4+)的吸收

3、r>　　在正常狀態(tài)和1％聚乙二醇6000(PEG6000)處理的條件下，借助NMT測得加硅(+Si)細(xì)胞NH4+的平均內(nèi)流速率大于缺硅(-Si)細(xì)胞的速率?？俁NA和總蛋白的測定，發(fā)現(xiàn)兩者的濃度均是+Si細(xì)胞高于-Si細(xì)胞，說明硅的添加提高了單細(xì)胞的氮代謝水平。XPS和AFM分析可知，硅是以有機(jī)硅的形式存在于細(xì)胞壁上，而且提高了細(xì)胞壁的致密程度和力學(xué)性質(zhì)。細(xì)胞壁的機(jī)械性質(zhì)與膜穩(wěn)定性緊密相關(guān)，不同條件下，其它的離子流的監(jiān)測、電解質(zhì)滲漏的測

4、定和熒光染料DiBAC4(3)標(biāo)記的膜電勢變化均表明+Si細(xì)胞的質(zhì)膜要更加穩(wěn)定。
　　2、硅營養(yǎng)能夠引起水稻懸浮細(xì)胞蛋白的差異性表達(dá)
　　在無脅迫的條件下，iTRAQ結(jié)果表明，硅營養(yǎng)調(diào)控了74蛋白的表達(dá)，其中下調(diào)和上調(diào)的蛋白分別為51和23個。分析可知，硅營養(yǎng)的缺失使得細(xì)胞壁存在缺陷，因此-Si細(xì)胞遭受各種環(huán)境脅迫，引起蛋白的差異性表達(dá)。這些蛋白主要是與細(xì)胞壁合成相關(guān)的酶以及抗逆蛋白。
　　3、不同細(xì)胞壁組分對植物體內(nèi)