盐碱胁迫下星星草根H+——ATP酶超微细胞化学定位研究

摘要

星星草(Puccinellia tenuiflora)是禾本科碱茅属多年生盐生草本植物,它具有较强的耐盐碱能力,能在pH9-10以上的盐碱地上生长。植物细胞质膜和液泡膜上的H+-ATPase消耗ATP能量建立跨膜质子电化学势梯度,推动各种离子和小分子代谢产物进行跨膜运输。逆境胁迫下质膜H+-ATPase的活性变化及其调节在一定程度上反应了环境因子对植物造成伤害的原因,对揭示植物的抗逆机理有重要意义。本研究采用4种胁迫(Na2CO3、NaCl、PEG和NaHCO3胁迫)10种处理方法进行处理,具体处理方法为:以0.4％和1.0％的Na2CO3溶液浓度为渗透势和离子浓度基准,分别进行两方面处理:(1)对应渗透势(-6.941bar)相等的0.4％Na2CO3、0.277％NACl、9.82％PEG溶液处理和对应渗透势(-10.611bar)相等的1.0％Na2CO3、0.781％NaCl、19.721％PEG溶液处理;(2)对应Na离子浓度(30.62mmol/L)相等的0.4％Na2CO3、0.184％NaCl、0.448％NaHCO3溶液处理和对应Na离子浓度(72.2mmol/L)相等的1.0％Na2CO3、0.395％NaCl、1.054％NaHCO3溶液处理。分析了等渗胁迫和等钠离子胁迫下,星星草幼苗根细胞内H+-ATPase在盐碱胁迫下的细胞化学定位,并探讨了H+-ATPase活性的变化及其在星星草抗盐生理机制中的作用。
　　 通过检测星星草幼苗根部渗透势、电导率及根部Na+、K+含量等,我们发现星星草幼苗可通过调节Na+的排出或Na+的区隔化来维持适当的Na+/K+比值,以降低高盐碱环境对其根部的损伤。应用磷酸铅沉淀技术,我们对星星草幼苗根细胞内H+-ATPase进行超微细胞化学定位。在透射电子显微镜下观察,星星草幼苗根部皮层薄壁细胞、皮层细胞、韧皮部细胞、中柱鞘细胞上都可清晰的看到黑色的线状或点状磷酸铅沉淀(代表H+-ATPase活性超微细胞化学定位)。皮层薄壁细胞上的磷酸铅沉淀量最多也最为明显,且皮层薄壁细胞在制样过程中易发生变形。成熟的星星草根部皮层细胞呈五面加厚马蹄状,其细胞上的磷酸铅沉淀量明显少于皮层薄壁细胞,且皮层细胞以内的中柱鞘细胞及韧皮部细胞上的磷酸铅沉淀量都明显少于皮层薄壁细胞。在星星草幼苗根部木质部导管细胞上未观察到黑色磷酸铅沉淀。