小麥根通氣組織建成模式和ROS動(dòng)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(gè)重要性狀。本實(shí)驗(yàn)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(shí)也有報(bào)道ROS作為一種信號(hào)分子參與了植物抗逆過程中細(xì)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(duì)通氣組織形成過程的調(diào)控。在不同時(shí)段對(duì)小麥進(jìn)行淹水處理，并利用光鏡、熒光和超微細(xì)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(dòng)態(tài)變化;此外采用實(shí)時(shí)熒光定量PC

2、R(q-PCR)技術(shù)對(duì)調(diào)控ROS動(dòng)態(tài)平衡基因的表達(dá)量進(jìn)行了檢測(cè)。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(xì)胞開始著色。淹水8h和12h時(shí)，根部皮層的著色逐漸加深，且著色細(xì)胞數(shù)目逐漸增多，說明淹水導(dǎo)致中皮層的細(xì)胞逐漸發(fā)生死亡。淹水24h和48h，皮層細(xì)胞大部分已經(jīng)被染。細(xì)胞酸性化染色顯示，淹水0h，中皮層細(xì)胞沒有細(xì)胞染色，表明正常條件下細(xì)胞沒有發(fā)生酸化。淹水8h，皮層中部某些細(xì)胞開始著色，到淹水

3、12h著色細(xì)胞數(shù)目進(jìn)一步增多，表明細(xì)胞酸化增強(qiáng)。淹水24h時(shí)，皮層某些染色細(xì)胞開始發(fā)生形變，且有降解趨勢(shì)，預(yù)示著此時(shí)通氣組織開始形成。淹水48h，通氣組織形成，染色細(xì)胞只在氣腔周圍檢測(cè)到。
　　 木質(zhì)素染色結(jié)果顯示，正常生長(zhǎng)條件下木質(zhì)素染色主要部位在內(nèi)皮層細(xì)胞，而皮層和外皮層細(xì)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(xì)胞也檢測(cè)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?jī)?nèi)皮層均有凱式帶的形成。外皮層

4、染色表明正常生長(zhǎng)條件下外皮層細(xì)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(duì)0～72h淹水處理小麥幼根橫切表明根皮層細(xì)胞的降解起始于皮層中部細(xì)胞，進(jìn)一步淹水處理，細(xì)胞降解從中部皮層細(xì)胞逐步擴(kuò)散到其相鄰的周圍細(xì)胞。到淹水72h，通氣組織基本已經(jīng)形成。對(duì)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(shí)通氣組織形成率達(dá)到

5、最大，越往根基部，通氣組織形成率呈遞減趨勢(shì)，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(xì)胞中，隨著淹水的繼續(xù)，ROS擴(kuò)散到幾乎整個(gè)中皮層細(xì)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(xì)胞中檢測(cè)到。過氧化氫超微細(xì)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(gè)階段:第1階段開始于淹水處理6h，此時(shí)H2O2主要在細(xì)胞膜上累積，在其他亞細(xì)胞位置沒有發(fā)現(xiàn)

6、H2O2累積。第2階段(12h～24h)，H2O2開始在細(xì)胞內(nèi)核和細(xì)胞間進(jìn)行累積。在此階段細(xì)胞降解已經(jīng)開始，尤其是介導(dǎo)細(xì)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(cè)到。
　　 基因表達(dá)分析表明，控制ROS產(chǎn)生的基因SOD和NADPHoxidase表達(dá)水平整體呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，而抑制ROS產(chǎn)生的基因MT和CAT表達(dá)水平整體呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)。因此ROS的產(chǎn)生有可能是由于ROS產(chǎn)生的上調(diào)表達(dá)和其抑制基因下調(diào)表