肌動蛋白參與He-Ne激光對UV-B輻射小麥根損傷修復(fù)的研究.pdf

1、地球臭氧層變薄減少直接導(dǎo)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(xué)效應(yīng)的 He-Ne激光能夠修復(fù)UV-B輻射對糧食作物小麥造成的損傷。作為細胞的支撐結(jié)構(gòu)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(yīng)He-Ne激光對UV-B輻射小麥根損傷修復(fù)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(guān)藥物進行處理，通過形態(tài)觀察、生理指標(biāo)測定、紅外光譜分析、根細胞原位及根原生質(zhì)體熒光標(biāo)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(shù)，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(fù)UV-B輻射損傷的過程，主要結(jié)果如下：
　　1. UV-B輻射導(dǎo)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(dǎo)致了小麥根細胞內(nèi)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(dǎo)了小麥根細胞內(nèi)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(nèi)原位熒光染色及體外原生質(zhì)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(jié)構(gòu)，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?，并進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?yún)^(qū)域向兩端擴展；末期“微絲環(huán)”結(jié)構(gòu)重新形成，細胞質(zhì)中出現(xiàn)彌散分布的細絲狀微絲。藥理學(xué)實驗表明細

5、胞微絲骨架的異常導(dǎo)致了有絲分裂的異常，表現(xiàn)為外施微絲解聚劑導(dǎo)致了間/前期細胞核結(jié)構(gòu)從圓形變成不規(guī)則形態(tài)；外施微絲穩(wěn)定劑導(dǎo)致細胞中出現(xiàn)粗束狀結(jié)構(gòu)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(dǎo)致小麥根分生區(qū)細胞產(chǎn)生大量異常分裂現(xiàn)象，并產(chǎn)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(dǎo)致了間期微絲由彌散狀向粗束狀轉(zhuǎn)變，且“微絲環(huán)”結(jié)構(gòu)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(zhì)中分布有粗束狀及團狀的微絲。體內(nèi)原位熒光染色及體外原生質(zhì)體實驗均已證明這一點。
　　5.小麥根細胞核內(nèi)存在聚合態(tài)的肌動蛋白，可以用 Ph-FITC進行標(biāo)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(dǎo)致了聚合態(tài)肌動蛋白在細胞核內(nèi)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(jié)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(nèi)參進行半定量PCR

8、及實時熒光定量PCR，檢測結(jié)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(jié)合UV-B輻射處理小麥幼苗，經(jīng)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(nèi)，導(dǎo)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(fù)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(yīng)H