高pH脅迫對擬南芥幼苗主根發(fā)生PCD的影響.pdf

1、本研究以模式植物擬南芥為材料，用人工控制培養(yǎng)基pH的方法，研究了pH對擬南芥幼苗主根生長發(fā)育的影響，重點研究了高堿脅迫下擬南芥幼苗主根發(fā)生程序性死亡的生理和細(xì)胞學(xué)變化。獲得的主要成果如下： 1．在pH=6.5的培養(yǎng)基上，擬南芥幼苗主根相對生長量比對照高12％；當(dāng)pH值達(dá)到8.0及以上時，主根生長基本上完全被抑制?？梢?，擬南芥主根對高pH脅迫的反應(yīng)很敏感。 2．高pH脅迫可誘導(dǎo)擬南芥幼苗主根發(fā)生：PCD，誘發(fā)其側(cè)根數(shù)量的增

2、加，并通過此調(diào)節(jié)機(jī)制使整株植物在脅迫環(huán)境下存活。對pH=8.0處理的Col的幼苗主根根尖死亡情況的分析可知，死亡的高峰期在第3天，有67.5％的主根根尖發(fā)生了死亡。通過TUNEL和DNA ladder檢測發(fā)現(xiàn)了這種死亡是細(xì)胞程序性死亡(PCD)。 3．通過對Col幼苗的主根進(jìn)行的DAB染色試驗，發(fā)現(xiàn)H<,2>O<,2>參與調(diào)節(jié)PCD過程，且pH越高H<,2>O<,2>染色結(jié)果出現(xiàn)的越早：pH為6.5、7．0、7.5和8.0時，H

3、<,2>O<,2>染色效果最好(H<,2>O<,2>含量處于高峰期)的時問分別為處理后的36h、30h、24h和18h。DAB著色部位主要是根尖分生區(qū)，這與TUNEL檢測結(jié)果相一致，表明擬南芥幼苗主根分生組織發(fā)生的PCD與活性氧密切相關(guān)。在pH=8.0條件下，與活性氧相關(guān)的基因如At3g03670、At4g08770、At3g49960、AtlR69920的表達(dá)均增強(qiáng)，而且這些基因表達(dá)量最高值出現(xiàn)的時間點在H<,2>O<,2>達(dá)到最大量

4、之前，進(jìn)一步證實了活性氧類物質(zhì)參與了擬南芥幼苗主根的程序性死亡過程。 4．ARR5的GUS染色結(jié)果顯示細(xì)胞分裂素沒有參與到擬南芥幼苗對高堿脅迫的響應(yīng)中。DR5的GUS染色結(jié)果顯示生長素參與了擬南芥幼苗對高堿脅迫的響應(yīng)中。當(dāng)pH=8.0時，DR5的GUS染色結(jié)果在時間梯度上顯著降低，在處理120h后幾乎檢測不到GUS的染色，說明生長素參與了擬南芥的適應(yīng)反應(yīng)。且隨著時間和pH值的變化DR5主根上GUS染色點的數(shù)量有一定的變化，這進(jìn)一

5、步證明了生長素參與了擬南芥對高堿脅迫的適應(yīng)反應(yīng)。 5．Col幼苗在pH=8.0脅迫培養(yǎng)基上長期放置14天后，其葉片仍保持綠色并長出新的側(cè)根及不定根，幼苗仍然存活。說明Col幼苗可通過主根根尖分生組織發(fā)生PCD來促進(jìn)側(cè)根及不定根的生長以適應(yīng)脅迫環(huán)境。將高pH脅迫后的擬南芥幼苗進(jìn)行恢復(fù)也可誘導(dǎo)其側(cè)根數(shù)量的增加，這與經(jīng)高堿脅迫后的DR5幼苗GUS染色點增多相一致。經(jīng)過脅迫的Col幼苗恢復(fù)后其側(cè)根數(shù)量比對照多近50％，說明高pH脅迫后植株可以有