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《山东农业大学》 2004年
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平邑甜茶(M. hupehensis Rehd.)根系钙吸收调节与Ca~(2+)-ATPase特性研究

李佳  
【摘要】:本文以当年及二年生平邑甜茶(M. hupehensis Rehd.)为试材,在水培条件下研究 了其根系 Ca2+吸收动力学特性、IBA 对其根系 Ca2+吸收和 Ca2+-ATPase 的调节以及 Ca2+-ATPase 与平邑甜茶新梢钙含量的相关性,从信号传导角度研究了 IBA 调控钙素吸 收的方式,结果如下: 1.根域 Ca2+浓度为 0.04~0.5 mmol/L 时,处理(100 μmol/L 的 IBA)和对照的幼 苗根系 Ca2+吸收速率与 Ca2+浓度的关系符合米氏酶动力学模型;而钙浓度为 0.5~5mmol/L 时,Ca2+吸收速率与 Ca2+浓度的关系无法用米氏方程拟合。IBA 提高了幼 苗根系钙素吸收能力。 2.外源 Ca2+浓度及培养时间影响根系钙素吸收速率、根及叶片中的钙含量。试验 过程中,高 Ca2+浓度处理的幼苗,根系 Ca2+吸收速率的增加值与其它处理相比表现为减 小,叶片中钙含量增加幅度也减小;无钙处理的幼苗其地上部钙出现向下运送现象。 3.IBA 对根系 Ca2+吸收速率的促进作用与外源 Ca2+浓度及培养时间有关。与对照 相比,100 μmol/L IBA 使在低 Ca2+浓度(0.03 mmol/L)营养液中培养 3 天的幼苗根系 吸收速率增加 31.7%,培养在中等 Ca2+浓度的营养液中的幼苗根系 Ca2+吸收速率提高约 50%,而在 3 mmol/L 的培养条件下,幼苗根系 Ca2+吸收速率仅提高 17.3%。继续在原培 养液中培养平邑甜茶幼苗至 12 天,处理和对照的幼苗 Ca2+吸收速率均比处理 3 天时的 高。100 μmol/L的IBA使得培养在低Ca2+浓度条件下的幼苗根系吸收速率提高了37.7%; 中等浓度和高浓度钙条件下的幼苗根系吸收速率变化值相近,在 80%左右。高浓度的外 源钙供应使根系吸收的钙在根部积累,从而影响根系对 Ca2+的继续吸收。中等浓度的 Ca2+和生长素共用时根系 Ca2+吸收能力最强。 4.在不含 Ca2+的培养液中培养 3 天的幼苗,IBA 的加入使得根部的钙含量增加(约 100μg/gDW),地上部的钙有向下运送的趋势。叶片中钙含量也有增加,但增加量(约 48μg/gDW)较小。IBA 处理对培养 12 天的幼苗根和叶片含量的影响不显著。 在含有高浓度Ca2+的培养液中培养3天的幼苗,IBA的加入增加了根中的钙含量(约 1 WP=10 平邑甜茶根系钙吸收调节与 Ca2+-ATPase 特性研究 增加 140%),叶片中的钙含量增加了 58%。培养 12 天时,叶片和根中的钙含量均比处 理 3 天时的对应含量高。与对照相比,IBA 处理使根中钙含量增加,本试验中,根部钙 含量为 9.5 mg/gDW 时,根吸收的钙在根中有较多的积累,叶片中钙含量降低,IBA 对 植株整体钙素吸收的影响不大。 在中等浓度 Ca2+的培养液中培养 3 天的幼苗,IBA 处理与对照的叶片和根中钙含量 均表现出显著性差异。IBA 处理的根中钙含量比对照的低,叶片中钙含量比对照的高。 培养 12 天时,IBA 处理不影响叶片中钙含量,但影响根中钙含量,使其降低。培养 12 天的幼苗叶片和根中的钙含量均比处理 3 天时的对应含量高。 低浓度 Ca2+条件下,培养 3 天的幼苗,IBA 处理的幼苗根中钙含量低于对照的根中 钙含量,处理的叶片中钙含量高于对照的叶片中钙含量。培养 12 天的幼苗,处理对根 和叶片中钙含量的影响同处理 3 天的。IBA 促进了根部钙的向上运送, IBA 对植株钙 素营养更有意义。 5.外源 Ca2+浓度和 IBA 均影响根系 Ca2+-ATPase 活性,在 0~3 mmol/L Ca2+浓度范 围内,随着Ca2+浓度的升高,根系Ca2+-ATPase 活性增强,长出新根后的根系Ca2+-ATPase 活性则进一步增强。IBA 对根系 Ca2+-ATPase 活性有促进作用,而且这一作用在新根长 出后更强。 6.平邑甜茶根系的总 Ca2+-ATPase 活性在发根高峰期和非发根高峰期差异不大。发 根高峰期的根系内质网和液泡膜 Ca2+-ATPase 活性较质膜为高,非发根高峰期的根系内 质网膜 Ca2+-ATPase 活性高于液泡膜和质膜。钙通道抑制剂 Nif 和 Ver 均影响植株的钙 含量,进而影响根系 Ca2+-ATPase 活性,但却不能显著影响 IBA 对 Ca2+-ATPase 的激活 作用;Ca2+-ATPase 抑制剂 EB 不影响植株的钙含量,可抑制 Ca2+-ATPase 活性。 7.100 μmol/L 的 IBA 使根系蛋白激酶和 Ca2+-ATPase 活性在 2~3 h 内升高数十倍, 之后很快下降,蛋白激酶活性变化明显早于 Ca2+-ATPase;蛋白激酶抑制剂 Quercetin 不 仅抑制苹果根系膜蛋白的磷酸化,也显著削弱 IBA 对 Ca2+-ATPase 的激活作用。在对 IBA 的响应中,Ca2+-ATPase 是信号转导途径中的成员,IBA 通过蛋白磷酸化激活根系 Ca2+-ATPase 而起作用。引起苹果根系膜蛋白磷酸化反应的蛋白激酶是丝氨酸/苏氨酸型 蛋白激酶,磷酸化反应主要发生在丝氨酸残基上。 8.在含 100 μmol/L IBA 的培养液中培养 1、2、2.5、3 小时的平邑甜茶,其根系可 溶性蛋白电泳条带不同。处理 2 小时和 2.5 小时的根系可溶性蛋白在 70KD 左右处均有 一条带,前者的丰度高于后者,处理 1 小时和 3 小时的根系可溶性蛋白在此处没有带出 2 WP=11 山东农业大学博士学位论文 现。4 个处理的其它可溶性蛋白条带出现的位置相同。 9.由根系提取的蛋白质粗提液,在 55%硫酸铵饱和度下沉淀,透析后依次过 DEAE-52 柱和 SephacrylS-200 柱,收集并合并能检测到 Ca2+-ATPas
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S661.1

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