硼、鋁對豌豆根邊緣細(xì)胞及根細(xì)胞壁果膠多糖特性的影響.pdf

1、邊緣細(xì)胞(Rootbordercells)是近年來在根尖發(fā)現(xiàn)的不同于根系其它組織的一類活細(xì)胞群，具有特殊的牛理活性，在根際周圍起著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)外研究表明，鋁毒和缺硼對植物影響最迅速的部位是根尖，邊緣細(xì)胞產(chǎn)生于根尖，硼鋁關(guān)系中的作用已被最近的研究證實，但是具體作用機理尚不清楚。細(xì)胞壁果膠被認(rèn)為是鋁毒和缺硼作用的主要位點，因此，研究根邊緣細(xì)胞細(xì)胞壁果膠多糖對硼鋁的反應(yīng)，可以從微觀方面闡明硼減輕鋁毒的作用機理。 通過豌豆根邊緣

2、細(xì)胞霧化培養(yǎng)，研究硼鋁對豌豆根邊緣細(xì)胞活性和數(shù)量的影響，以及硼鋁處理下邊緣細(xì)胞及根細(xì)胞壁果膠多糖含量、果膠多糖組成和果膠甲基酯化程度的變化，揭示硼減輕鋁毒的邊緣細(xì)胞學(xué)機理：硼能夠穩(wěn)定根邊緣細(xì)胞數(shù)量和提高細(xì)胞存活率；提高硼在細(xì)胞壁中的結(jié)合位點，增強與細(xì)胞壁果膠的牢固結(jié)合，減少細(xì)胞壁鋁離子的結(jié)合位點，保持細(xì)胞壁的穩(wěn)定。具體研究成果分述如下： 1.邊緣細(xì)胞在鋁脅迫下，存活率明顯下降p＜0.05)，總的細(xì)胞數(shù)極顯著增加(p＜0.01)，

3、表明鋁毒對根邊緣細(xì)胞具有致死效應(yīng)，但鋁同時刺激了邊緣細(xì)胞的產(chǎn)生，使根尖不斷產(chǎn)生細(xì)胞來抵抗鋁的毒害；鋁脅迫下加硼后，邊緣細(xì)胞存活率顯著提高(p＜0.05)，總的細(xì)胞數(shù)下降，證明硼減少鋁脅迫引起的細(xì)胞死亡，減輕鋁毒。 2.鋁處理后，邊緣細(xì)胞細(xì)胞壁及細(xì)胞壁螯合態(tài)果膠(果膠1)和堿溶性果膠(果膠2)鋁含量高于根段，表明邊緣細(xì)胞足根吸收鋁的屏障。鋁主要分布在果膠2，尤其是邊緣細(xì)胞。鋁脅迫下加硼后，果膠鋁含量減少，表明硼抑制了鋁與根尖細(xì)胞壁

4、果膠的結(jié)合。 3.邊緣細(xì)胞細(xì)胞壁果膠總糖和糖醛酸含量普遍高于根段。鋁引起的邊緣細(xì)胞和根段細(xì)胞壁果膠總糖和糖醛酸含量，而硼則使之下降，表明硼可以通過保持較低果膠含量，有效地控制結(jié)合位點而減輕鋁毒。此外，鋁脅迫加硼后，3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸(KDO)含量也極顯著增加，邊緣細(xì)胞達極顯著水平(p＜0.01)，而根段0-10mm和10-20mm總KDO分別占邊緣細(xì)胞的74％和65％，可見，邊緣細(xì)胞細(xì)胞壁KDO含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根段，故

5、對硼的結(jié)合能力較強，細(xì)胞壁果膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。 4.經(jīng)過分子篩分離果膠多糖組成，測定其分子量和鋁含量發(fā)現(xiàn)，鋁硼影響了果膠1，2的含量，同時還改變了果膠1小分子多聚糖分子量，鋁峰和糖峰出現(xiàn)時間大致相同，說明鋁與多糖結(jié)合。果膠2分離出一個多聚糖組分，分子量大于79.55KD。果膠1則分離出兩個組分，即大分子多聚糖(分子量大于79.55KD)和小分子低聚糖。鋁脅迫條件下，無論加硼與否，邊緣細(xì)胞、根段0-10mm和根段10-20mm細(xì)胞

6、壁果膠1小分子低聚糖出峰時間均提前：鋁脅迫下，該處分子量分別由3.32KD、3.32KD和1.86KD增加到4.42KD、4.42KD和3.32KD，鋁脅迫加硼后，根段小分子低聚糖分子量與鋁處理相比沒有增加，但糖峰面積增大，多糖含量增加，邊緣細(xì)胞小分子低聚糖組分變化明顯，分別在1.8h和2.3h出現(xiàn)洗脫峰，分子量分別為14.05KD和3.32KD，組分3峰面積大于組分2，這表明硼鋁交互作用后，增加了邊緣細(xì)胞多糖組分，且小分子多糖含量大大

7、增加。硼處理后，低聚糖出峰時間延后，分子量減小。 5.鋁脅迫下，邊緣細(xì)胞、根段0-10mm和根段10-20mm果膠甲基酯化程度比各自對照增加了26％、16％和17％，邊緣細(xì)胞增加顯著(p＜0.05)；鋁脅迫時加硼，果膠甲基酯化程度普遍下降，邊緣細(xì)胞達到顯著水平(p＜0.05)，根段未達到顯著水平，表明鋁脅迫加硼后，果膠游離羧基減少或是被包裹在果膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，減少了對鋁的吸附，從而起到了緩解鋁脅迫的作用。 綜上所述，鋁毒時

8、，細(xì)胞壁果膠糖醛酸含量提高，羧基含量增加，同時鋁使較多的果膠去甲基化，果膠甲基酯化程度增加，也加大了自由羧基的含量，結(jié)合位點增多。鋁在果膠上大量積累，減少了其它金屬離子與果膠的結(jié)合，鋁還把多個果膠小分子低聚糖聯(lián)接起來，形成糖-鋁-糖復(fù)合物，多糖分子量增大，果膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生鋁毒。但在鋁毒時，邊緣細(xì)胞數(shù)量增加，細(xì)胞壁果膠總糖和糖醛酸含量普遍高于根段，果膠甲基酯化程度的增加大于根段，減少了鋁進入根尖，成為根尖的屏障。鋁毒時加硼，大量