高溫鍛煉和水楊酸誘導(dǎo)葡萄幼苗耐熱性的細(xì)胞學(xué)機(jī)制研究.pdf

1、以葡萄(Vitis vinifera×V.labrussa L.cv.Jingxiu)幼苗為試材,從細(xì)胞學(xué)水平比較研究了高溫鍛煉和SA誘導(dǎo)葡萄耐熱性的機(jī)制,并初步探討了SA的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,結(jié)果如下.利用透射電鏡技術(shù)對(duì)高溫?zé)峒は录?xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,細(xì)胞結(jié)構(gòu)在高溫?zé)峒は旅黠@被破壞,高溫鍛煉預(yù)處理會(huì)對(duì)葉肉細(xì)胞造成輕微的傷害,但延緩了隨后的高溫?zé)峒?duì)葉肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷,主要表現(xiàn)在質(zhì)膜、液泡膜、細(xì)胞核和葉綠體等部位.SA預(yù)處理對(duì)葉肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)無

2、明顯影響,但在隨后的高溫?zé)峒は?SA預(yù)處理細(xì)胞結(jié)構(gòu)的受傷程度遠(yuǎn)低于H<,2>O處理.通過兩相分配法純化幼苗葉片的質(zhì)膜,以及采用氯化鈰沉淀的細(xì)胞化學(xué)方法,分別從生化水平和組織化學(xué)水平研究了質(zhì)膜的H<'+>-ATP酶和Ca<'2+>-ATP梅活性,最后得到一致的結(jié)果.即高溫鍛煉和SA預(yù)處理提高了膜上的H<'+>-ATP梅和Ca<'2+>-ATP酶活性,并且在隨后的高溫?zé)峒は?保持了質(zhì)膜上兩種酶的穩(wěn)定性.采用45±0.5℃熱激6h時(shí),高溫鍛煉

3、和SA預(yù)處理幼苗質(zhì)膜的H<'+>-ATP酶活性分別為各自對(duì)照的7.1和3.7倍,而Ca<'2+>-ATP酶活性分別為各自對(duì)照的4.4和4.6倍.在熱激6h時(shí),電鏡觀察結(jié)果為高溫鍛煉和SA預(yù)處理的葉片,其細(xì)胞質(zhì)膜H<'+>-ATP酶和Ca<'2+>-ATP酶仍有一定的活性,但對(duì)照葉片細(xì)胞已觀察不到.這些結(jié)果說明,高溫鍛煉和SA誘導(dǎo)幼苗抗熱性的提高與質(zhì)膜上的H<'+>-ATP酶和Ca<'2+>-ATP酶活性有關(guān),并且具有相似的調(diào)控機(jī)制.另外

4、,高溫鍛煉預(yù)處理也可提高質(zhì)膜Fe(CN)<,6><'3->還原活性,在熱激下保持較高的水平.采用Ca<'2+>和CaM抑制劑預(yù)處理來研究Ca<'2+>對(duì)SA誘導(dǎo)幼苗耐熱性的影響,Ca<'2+>可促進(jìn)SA對(duì)幼苗耐熱性誘導(dǎo),而Ca<'2+>抑制劑EGTA、Ca<'2+>通道抑制劑La<'3+>以及CaM拮抗劑W7對(duì)SA誘導(dǎo)的耐熱性產(chǎn)生抑制作用.高溫?zé)峒ず?SA或SA加Ca<'2+>處理可誘導(dǎo)葉片內(nèi)CaM的積累,EGTA、La<'3+>或W7

5、則抑制CaM的積累.高溫下,SA通過維持高水平的SOD和CAT的活性,降低MDA含量來抵抗高溫造成的氧化脅迫,外源Ca<'2+>可促進(jìn)SA對(duì)SOD和CAT的誘導(dǎo),而EGTA、La<'3+>或W7則產(chǎn)生相反的作用.在高溫前后,各處理葉片內(nèi)的POD和APX的活性并沒有明顯的變化.另外,SA或SA加Ca<'2+>處理可增加葉片中的脯氨酸含量,并在高溫下維持較高的水平.這些試驗(yàn)結(jié)果表明,Ca<'2+>可調(diào)控SA誘導(dǎo)的耐熱性,而且在此過程中,要求

6、細(xì)胞外的Ca<'2+>穿過質(zhì)膜進(jìn)入胞內(nèi),并有抗氧化酶的參與.對(duì)幼苗植株中部葉片飼喂<'14>C-SA,而其對(duì)側(cè)上方葉和對(duì)側(cè)下方葉進(jìn)行40±0.5℃高溫處理.結(jié)果發(fā)現(xiàn),高溫處理增加了飼喂葉<'14>C-SA的向外運(yùn)轉(zhuǎn)量,改變了<'14>C-SA在各器官的分配比例,處理葉片中的<'14>C-SA積累量至少為對(duì)照的3倍以上.采用提取試材的SA,然后再測(cè)定<'14>C比放射強(qiáng)度的方法,證明在試驗(yàn)中,直接用儀器測(cè)得的<'14>C比放射強(qiáng)度至少有7

7、0％以上是<'14>C-SA.在幼苗根部飼喂<'14>C-SA,用40±0.5℃的高溫處理植株的地上部分.結(jié)果發(fā)現(xiàn),在處理6h之內(nèi),處理植株根部吸收的<'14>C-SA向地上部的分配率明顯高于對(duì)照;處理植株地上部各器官(葉、韌皮部和木質(zhì)部)的<'14>C-SA含量也顯著高于對(duì)照,而根部的<'14>C-SA含量與對(duì)照沒有明顯差異,這是首次有關(guān)植物根部SA對(duì)高溫脅迫應(yīng)答反應(yīng)的報(bào)告.另外,正常葡萄植株根部的結(jié)合態(tài)SA含量為游離態(tài)的3.59倍,