肌動蛋白參與He-Ne激光對UV-B輻射小麥根損傷修復的研究.pdf

1、地球臭氧層變薄減少直接導致了地表UV-B輻射的增加，高能量的UV-B影響了植物生理代謝的各個方面。前期研究表明具有廣泛生物學效應的 He-Ne激光能夠修復UV-B輻射對糧食作物小麥造成的損傷。作為細胞的支撐結構及眾多信號通路的交聯(lián)因子，肌動蛋白廣泛參與了植物生理的各個方面。本研究以肌動蛋白為切入點，研究其參與響應He-Ne激光對UV-B輻射小麥根損傷修復的過程。
　　本研究以小麥幼苗根為研究對象，采用UV-B輻射（10.08 KJ

2、/m2/d）、He-Ne激光（5 mW/mm2）及外施相關藥物進行處理，通過形態(tài)觀察、生理指標測定、紅外光譜分析、根細胞原位及根原生質體熒光標記、激光共聚焦掃描觀察、蛋白免疫印跡、實時熒光定量PCR等技術，研究了根過渡區(qū)、分生區(qū)細胞中肌動蛋白參與He-Ne激光修復UV-B輻射損傷的過程，主要結果如下：
　　1. UV-B輻射導致了小麥幼苗發(fā)生“翹根”（胚根向上彎曲）現(xiàn)象，并且根細胞壁成分發(fā)生變化。而低劑量的 He-Ne激光可以在一

3、定程度上緩解這種現(xiàn)象，并且降低了UV-B輻射引起的小麥幼根中IAA含量及H2O2含量的上升。
　　2.小麥根過渡區(qū)及分生區(qū)細胞中，微絲形態(tài)主要分為四種：絲狀、束狀、斑塊狀及斑點狀。不同處理組中，各種形態(tài)所占比例不同。UV-B輻射導致了小麥根細胞內微絲呈較高比例的粗束狀分布。而 He-Ne激光處理可以降低束狀微絲的比例，提高彌散的絲狀微絲的比例。外施IAA及H2O2誘導了小麥根細胞內束狀及斑塊狀微絲的形成，不同比例的微絲形態(tài)是形成“

4、翹根”的原因之一。
　　3.體內原位熒光染色及體外原生質體實驗表明，微絲骨架參與了小麥根分生區(qū)細胞有絲分裂的各個時期：間期時形成“微絲環(huán)”結構，包裹細胞核；前期微絲平行于赤道板排列參與早前期帶的形成；中期微絲排布由垂直于赤道板方向變?yōu)槠叫杏诔嗟腊澹⑦M一步在細胞兩極聚集，赤道板區(qū)域出現(xiàn)“微絲缺失帶”；后期微絲參與成膜體的形成，從細胞板中央區(qū)域向兩端擴展；末期“微絲環(huán)”結構重新形成，細胞質中出現(xiàn)彌散分布的細絲狀微絲。藥理學實驗表明細

5、胞微絲骨架的異常導致了有絲分裂的異常，表現(xiàn)為外施微絲解聚劑導致了間/前期細胞核結構從圓形變成不規(guī)則形態(tài)；外施微絲穩(wěn)定劑導致細胞中出現(xiàn)粗束狀結構的微絲，細胞核無法完成正常分離，伴隨有類似凋亡小體的形成。
　　4. UV-B輻射導致小麥根分生區(qū)細胞產生大量異常分裂現(xiàn)象，并產生一種新的有絲分裂方式“分束分裂”。微絲參與了“分束分裂”現(xiàn)象的發(fā)生：UV-B輻射導致了間期微絲由彌散狀向粗束狀轉變，且“微絲環(huán)”結構缺失；前期微絲發(fā)生凝集，無法形

6、成早前期，核區(qū)染色體散亂無序；中期微絲呈隨機無序的聚集狀或斑塊狀分布，染色體無法正確分布在赤道板上；后期成膜體的發(fā)生無法完成，細胞兩極微絲凝聚成大的斑塊狀，染色體分離不正常，形成“分束分裂”；末期由于成膜體發(fā)生的異常，子細胞壁無法形成，發(fā)生多核現(xiàn)象，細胞質中分布有粗束狀及團狀的微絲。體內原位熒光染色及體外原生質體實驗均已證明這一點。
　　5.小麥根細胞核內存在聚合態(tài)的肌動蛋白，可以用 Ph-FITC進行標記。對照組及He-Ne激光

7、輻照組小麥細胞核中聚合態(tài)肌動蛋白聚集在細胞核膜周圍及核仁區(qū)域。UV-B輻射導致了聚合態(tài)肌動蛋白在細胞核內彌散分布，聚集程度降低，熒光強度最高。低劑量He-Ne激光可以促進彌散分布的聚合態(tài)肌動蛋白向核膜及核仁區(qū)聚集。
　　6.蛋白免疫印跡結果顯示，與對照組相比 UV-B輻射處理后小麥根中單體肌動蛋白的含量減少，與微絲穩(wěn)定劑處理組類似，而微絲解聚劑處理組中單體肌動蛋白的含量最高。分別以18s rRNA及GAPDH為內參進行半定量PCR

8、及實時熒光定量PCR，檢測結果顯示不同處理組中ACTIN基因的表達量相同。
　　7.對合成的CdTe量子點結合UV-B輻射處理小麥幼苗，經激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)量子點可以被小麥根細胞攝入，并可以進入細胞核內，導致細胞程序性死亡的發(fā)生。UV-B輻射對小麥幼苗的傷害作用主要表現(xiàn)在葉片部分，UV-B輻射及量子點復合處理對小麥幼苗具有疊加的毒害作用。
　　綜上，本研究從形態(tài)水平、細胞水平、蛋白及基因水平首次探討了肌動蛋白參與響應H