黃瓜根尖邊緣細(xì)胞對(duì)銅脅迫的響應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、銅是我國(guó)重金屬污染土壤中的主要污染元素之一，嚴(yán)重威脅著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量安全。根尖邊緣細(xì)胞是植物應(yīng)對(duì)脅迫反應(yīng)的先驅(qū)，直接參與了重金屬的脅迫響應(yīng)。然而，根尖邊緣細(xì)胞對(duì)銅脅迫的響應(yīng)機(jī)制還有待研究。本文以典型銅敏感農(nóng)產(chǎn)品—黃瓜(CucumissativusL.)的根尖邊緣細(xì)胞(Rootbordercells，RBCs)為研究對(duì)象，采用透射電鏡、熒光顯微鏡等技術(shù)研究了邊緣細(xì)胞的生理特性及其對(duì)銅脅迫的響應(yīng)，初步闡明了邊緣細(xì)胞對(duì)銅脅迫的響應(yīng)機(jī)制，為

2、植物耐銅機(jī)制研究探索新途徑。研究成果主要包括:
　　黃瓜RBCs的生理特征與根的生長(zhǎng)密切相關(guān)。RBCs的發(fā)育啟動(dòng)與根發(fā)育幾乎同步。根冠果膠甲基酯酶(Pectolyticenzyme，PME)活性檢測(cè)表明，PME活性在RBCs釋放過(guò)程中起著重要作用。在根生長(zhǎng)過(guò)程中，RBCs具有較高活性(64％～77％);其粘液層厚度在不同根長(zhǎng)下沒(méi)有明顯差異。根據(jù)這些結(jié)果，后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用20～25mm根長(zhǎng)下的RBCs為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
　　銅脅迫對(duì)黃

3、瓜RBCs發(fā)育有明顯的抑制作用。PME活性檢測(cè)表明，銅可能通過(guò)抑制根冠細(xì)胞壁PME活性從而抑制RBCs的發(fā)育。銅脅迫對(duì)邊緣細(xì)胞活性的影響非常明顯，并刺激邊緣細(xì)胞不斷分泌粘液。較高濃度或長(zhǎng)時(shí)間銅脅迫下，邊緣細(xì)胞及其粘液對(duì)其根尖具有一定的保護(hù)作用，邊緣細(xì)胞可能通過(guò)加速死亡和分泌粘液來(lái)緩解銅對(duì)根尖的毒性作用。
　　活性氧簇(Reactiveoxygenspecies，ROS)介導(dǎo)的程序性死亡(Programedcelldeath，PCD

4、)是邊緣細(xì)胞抵抗銅脅迫的重要響應(yīng)機(jī)制之一。Hoechst-PI染色結(jié)果表明，1～20μM銅脅迫下，邊緣細(xì)胞出現(xiàn)了程序性死亡典型特征，將這種細(xì)胞死亡形式稱之為銅誘導(dǎo)PCD。隨著銅處理濃度增加，邊緣細(xì)胞有從凋亡向死亡轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。DCFH-DA染色結(jié)果表明，銅誘導(dǎo)PCD通過(guò)ROS信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。銅誘導(dǎo)邊緣細(xì)胞產(chǎn)生大量ROS，ROS累積引起線粒體膜電位下降，從而引發(fā)一系列凋亡過(guò)程，而半胱氨酸蛋白酶(Cysteinylaspartatespe