硼、鋁對(duì)豌豆根及邊緣細(xì)胞粘膠層特性的影響.pdf

1、根邊緣細(xì)胞(Root border cells)是從根尖脫落下來(lái)并聚集在根尖周圍的一群特殊的細(xì)胞，具有新陳代謝能力的根邊緣細(xì)胞和一系列從根冠細(xì)胞分離而被降解的細(xì)胞壁碎片，以及有機(jī)酸、糖和其它高分子有機(jī)物組成了根尖周圍的根冠粘膠層，其在感受和響應(yīng)逆境脅迫，保護(hù)根尖免受不利環(huán)境因素的脅迫起重要作用。然而粘膠層是否有保護(hù)作用尚存爭(zhēng)議。通過豌豆根邊緣細(xì)胞霧化培養(yǎng)法，研究不同濃度硼鋁對(duì)豌豆根邊緣細(xì)胞活性、數(shù)量和粘膠層厚度的影響；有無(wú)粘膠層時(shí)，硼鋁

2、對(duì)豌豆根尖鋁和胼胝質(zhì)含量變化的影響；并采用凝膠色譜法分離了粘膠層多糖.鋁復(fù)合物，同時(shí)采用外源加入法證實(shí)多糖與鋁的復(fù)合作用，揭示了鋁脅迫時(shí)粘膠層的作用和機(jī)理及硼減輕鋁毒的作用。具體研究成果分述如下： 1.研究了霧培和水培條件下，不同濃度鋁時(shí)根尖鋁含量和胼胝質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)霧培4 mmol/L鋁濃度培養(yǎng)40 h對(duì)植物根尖造成的損傷與水培鋁濃度20~nol/L培養(yǎng)6h相當(dāng)，確定了霧培條件下鋁脅迫的適宜濃度為4 mmol/L。 2.

3、經(jīng)過4 mmol/L鋁濃度霧培40h，邊緣細(xì)胞的存活率顯著下降(p<0.05)，而數(shù)量和粘膠層相對(duì)面積卻明顯增加。表明鋁毒對(duì)根邊緣細(xì)胞具有致死效應(yīng)，根邊緣細(xì)胞對(duì)鋁毒作出的適應(yīng)性響應(yīng)-細(xì)胞數(shù)量增多和粘膠層的增厚。而鋁毒時(shí)加硼細(xì)胞活性顯著升高(p<0.05)，表明硼可以抑制鋁對(duì)邊緣細(xì)胞的致死作用，減輕鋁對(duì)邊緣細(xì)胞的毒害作用。 3.研究霧培條件下去除和保留根粘膠層根尖鋁和胼胝質(zhì)含量及根伸長(zhǎng)率，發(fā)現(xiàn)鋁脅迫下，去除粘膠層的豌豆根尖鋁和胼胝

4、質(zhì)含量明顯高于保留粘膠層根尖，且主根相對(duì)伸長(zhǎng)率明顯降低，表明粘膠層具有減輕鋁毒保護(hù)根尖的作用。加硼處理后，相對(duì)根長(zhǎng)有增加的趨勢(shì)，明顯降低了根尖鋁含量，表明硼可以減輕鋁毒。 4.采用分子篩(Sephacryl<'TM> S-200)對(duì)豌豆根粘膠層多糖進(jìn)行了分離及分子量的測(cè)定，粘膠層多糖均可分離出大分子的多聚糖和小分子的低聚糖兩個(gè)組分，其中不加鋁的處理大分子的多聚糖和小分子的低聚糖分子量分別為大于500KD和27.75KD；而鋁脅迫

5、下，大分子多聚糖分子量為大于500KD，小分子低聚糖分子量大約為450KD，兩個(gè)峰出峰時(shí)間均較對(duì)照提前，且兩個(gè)峰均與鋁峰重疊，表明粘膠層多糖與鋁結(jié)合形成了多糖.鋁復(fù)合物。粘膠層多糖總量的測(cè)定結(jié)果為加鋁顯著高于不加鋁處理(p<0.05)，對(duì)多糖的分離也發(fā)現(xiàn)加鋁后多糖不但分子量增大，而且峰面積增大表明鋁促進(jìn)霧培條件下復(fù)合鋁的多糖的增加。加硼后多糖含量降低，多聚糖和鋁出峰時(shí)間提前，表明加硼促進(jìn)大分子多聚糖與鋁的復(fù)合。 5．鋁脅迫下，外

6、源多糖能明顯降低根尖鋁含量。隨著外源果膠多糖濃度的增加，根尖鋁含量顯著減少(p<0.05)，而隨著外源T-40葡聚糖濃度的增加，根尖鋁含量明顯降低，但僅在0.11mg/ml時(shí)顯著下降(p<0.05)。表明外源多糖具有保護(hù)根尖免受鋁的毒害，但是不同多糖由于其性質(zhì)各異對(duì)根尖的保護(hù)機(jī)理不同。 綜上所述，鋁脅迫促進(jìn)邊緣細(xì)胞及根尖粘膠層增多，粘膠層多糖與鋁形成復(fù)合物，粘膠層成為鋁進(jìn)入根尖的屏障，減少鋁進(jìn)入根尖，從而減輕了鋁毒。表明鋁脅迫時(shí)