熱應激下擬南芥原生質體生長、發(fā)育的初步研究.pdf

1、正確理解植物體對環(huán)境刺激的感受、響應及適應機理是人類合理栽培農作物、高效生產糧食等生活資源的重要基礎。高溫作為植物面臨的主要逆境之一，研究植物感受高溫刺激的生理響應及信號途徑十分必要。大量研究證明，高溫能夠引起植物細胞鈣信號波動以及細胞骨架解聚行為，但這種鈣信號和細胞骨架的變化，究竟會對植物細胞的生長、發(fā)育帶來怎樣的影響？是幫助細胞抵御高溫脅迫還是誘導細胞進入程序性死亡？本課題綜合運用了植物生理學、藥理學及植物組織培養(yǎng)工程的方法和手段，

2、從單細胞水平研究熱應激下擬南芥原生質體生長、發(fā)育的變化，完善了植物原生質體耐熱性的評價方法。同時考察了鈣信號和細胞骨架在熱刺激導致的細胞變化中的作用，并探索擬南芥原生質體感受、傳遞熱信號的機理。本課題主要取得了以下幾方面的結果：
　　 ① 擬南芥原生質體分離培養(yǎng)的最佳條件：選取生長27天左右的擬南芥上部幼嫩葉片，4°C低溫預處理24h，28°C靜置酶解14h，600r/min離心三次，每次10min，用Rinse稀釋定容后以1％

3、低凝固點瓊脂糖配制的B5培養(yǎng)基作為包埋材料，細胞包埋密度為2×105個/mL，生長素為1.0mg/mL2,4-D，細胞分裂素為0.5mg/mLBA。在此條件下分離所得的原生質體產量平均值為2.91×106個·g-1，活力平均值為84.87％（圖2.1-2.3）。包埋培養(yǎng)7天后，擬南芥原生質體存活率平均值為51.48％，分裂率平均值為11.48％（圖2.5,2.6）。
　　 ② 施加外源鈣預處理對擬南芥原生質體的生長、發(fā)育起著積極

4、的作用，而施加鈣抑制劑La3+，RR，異博定，和EGTA均能不同程度的抑制擬南芥原生質體的生長發(fā)育。具體表現(xiàn)在52°C熱激10min后，外源鈣預處理組細胞活性平均值為65.67％，而鈣抑制劑組細胞活性均在15.00％以下（圖3.1，3.2）；37°C熱激10min后，經(jīng)過7天的包埋培養(yǎng)后觀察，外源鈣預處理組細胞存活率為68.92％，細胞壁再生率79.69％，分裂率為18.23％（圖3.4-3.7），而鈣抑制劑組細胞存活率均低于10.00

5、％，細胞壁再生率低于30％，細胞不分裂。
　　 ③ 同時施加微管骨架解聚劑（Oryzalin，Oy）和微絲骨架解聚劑（Cytochalasin D，CD）或單獨施加Oy均能夠促進熱激后擬南芥游離態(tài)原生質體細胞的生長、發(fā)育。具體表現(xiàn)在52°C熱激10min后，微管微絲共同解聚和微管解聚細胞能夠將原生質體活性提高5倍左右（圖4.1,4.2）；37°C熱激10min后，經(jīng)過7天的包埋培養(yǎng)后觀察，能夠微管微絲同時解聚能夠將原生質體存活率

6、、細胞壁再生率以及細胞分裂率提高50％（圖4.3-4.5）。而微絲骨架預解聚，對高溫脅迫后擬南芥原生質體細胞的形態(tài)，生理活性及細胞的生長發(fā)育無明顯影響。
　　 ④ 對細胞同時施加鈣通道抑制劑La3+和細胞骨架解聚預處理，能夠降低細胞骨架解聚對擬南芥原生質體生長、發(fā)育的積極作用。具體表現(xiàn)在破壞細胞形態(tài)，生理活性，以及細胞生長發(fā)育過程中細胞生理活性，細胞壁再生，細胞分裂的積極作用。52°C熱激下，La+Oy+CD組游離態(tài)細胞活性平均

7、值僅為16.67％，而Oy+CD組細胞活力為68.27％（圖4.6）；包埋培養(yǎng)7天后，La+Oy+CD組細胞存活率平均值為18.32％，細胞壁再生率為36.78％，細胞不發(fā)生分裂，而Oy+CD組細胞存活率平均值為72.92％，細胞壁再生率為78.97％，細胞分裂率為19.68％（圖4.7,4.8）。
　　 綜上所述，鈣信號波動和細胞骨架解聚對熱應激下細胞生長、發(fā)育有著積極的影響，并且兩者之間存在某種內部聯(lián)系，它們可能相互作用，共