黃瓜根尖邊緣細胞對銅脅迫的響應(yīng)機制研究.pdf

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

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

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

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