小麥根通氣組織建成模式和ROS動態(tài)變化研究.pdf

1、通氣組織和ROL屏障是植物在抵抗淹水脅迫過程中形成的兩個重要性狀。本實驗室前期研究表明淹水條件下可以誘導(dǎo)小麥根通氣組織的形成。同時也有報道ROS作為一種信號分子參與了植物抗逆過程中細胞PCD調(diào)控。本研究旨在探究淹水條件下小麥根通氣組織形成模式、ROL屏障誘導(dǎo)以及ROS對通氣組織形成過程的調(diào)控。在不同時段對小麥進行淹水處理，并利用光鏡、熒光和超微細胞化學(xué)等技術(shù)深入探究了通氣組織形成模式以及此過程中ROS的動態(tài)變化;此外采用實時熒光定量PC

2、R(q-PCR)技術(shù)對調(diào)控ROS動態(tài)平衡基因的表達量進行了檢測。主要研究結(jié)果如下:
　　 Evansblue染色結(jié)果表明，淹水4h，皮層某些細胞開始著色。淹水8h和12h時，根部皮層的著色逐漸加深，且著色細胞數(shù)目逐漸增多，說明淹水導(dǎo)致中皮層的細胞逐漸發(fā)生死亡。淹水24h和48h，皮層細胞大部分已經(jīng)被染。細胞酸性化染色顯示，淹水0h，中皮層細胞沒有細胞染色，表明正常條件下細胞沒有發(fā)生酸化。淹水8h，皮層中部某些細胞開始著色，到淹水

3、12h著色細胞數(shù)目進一步增多，表明細胞酸化增強。淹水24h時，皮層某些染色細胞開始發(fā)生形變，且有降解趨勢，預(yù)示著此時通氣組織開始形成。淹水48h，通氣組織形成，染色細胞只在氣腔周圍檢測到。
　　 木質(zhì)素染色結(jié)果顯示，正常生長條件下木質(zhì)素染色主要部位在內(nèi)皮層細胞，而皮層和外皮層細胞沒有。淹水處理后，染色部位仍然可以在內(nèi)皮層觀察到，且外皮層細胞也檢測到木質(zhì)素的沉積。凱式帶染色結(jié)果顯示正常和淹水條件下根部內(nèi)皮層均有凱式帶的形成。外皮層

4、染色表明正常生長條件下外皮層細胞沒有凱式帶的形成，而淹水條件下可以誘導(dǎo)凱式帶在外皮層形成。
　　 對0～72h淹水處理小麥幼根橫切表明根皮層細胞的降解起始于皮層中部細胞，進一步淹水處理，細胞降解從中部皮層細胞逐步擴散到其相鄰的周圍細胞。到淹水72h，通氣組織基本已經(jīng)形成。對淹水72h通氣組織在小麥根不同部位形成的分布研究表明，通氣組織的形成首先出現(xiàn)在約距根尖10mm處，越往根中部通氣組織的形成率越大，到根中部時通氣組織形成率達到

5、最大，越往根基部，通氣組織形成率呈遞減趨勢，不過仍保持著較高的形成率。
　　 ROS原位定位顯示，ROS首先出現(xiàn)在根中皮層細胞中，隨著淹水的繼續(xù)，ROS擴散到幾乎整個中皮層細胞區(qū)域;到淹水后期，伴隨著通氣組織的形成，ROS累積逐漸減少，僅在氣腔周圍的一些細胞中檢測到。過氧化氫超微細胞化學(xué)定位表明:淹水誘導(dǎo)的ROS(H2O2)產(chǎn)生主要分為3個階段:第1階段開始于淹水處理6h，此時H2O2主要在細胞膜上累積，在其他亞細胞位置沒有發(fā)現(xiàn)

6、H2O2累積。第2階段(12h～24h)，H2O2開始在細胞內(nèi)核和細胞間進行累積。在此階段細胞降解已經(jīng)開始，尤其是介導(dǎo)細胞凋亡線粒體的降解。第3階段(48h)，H2O2累積主要在降解的殘余小泡中檢測到。
　　 基因表達分析表明，控制ROS產(chǎn)生的基因SOD和NADPHoxidase表達水平整體呈現(xiàn)上調(diào)表達，而抑制ROS產(chǎn)生的基因MT和CAT表達水平整體呈現(xiàn)下調(diào)表達。因此ROS的產(chǎn)生有可能是由于ROS產(chǎn)生的上調(diào)表達和其抑制基因下調(diào)表