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盐胁迫和干旱胁迫下胡杨和意大利杨细胞内Ca~(2+)和Ca~(2+)-ATPase水平的变化

王颖  
【摘要】: 植物细胞中Ca2+起着维持离子平衡、水分平衡和构成细胞保护体系的作用,并被认为是细胞最重要的第二信使;Ca2+-ATPase在保持正常细胞胞质Ca2+浓度平衡、提高植物抗逆性、维持细胞在逆境中的正常生长等方面起着重要的生理作用。逆境引发的刺激信号传入细胞中时,不同植物不同器官的细胞、以及细胞内不同细胞器中Ca2+及Ca2+-ATPase水平出现差异性变化,深入研究此变化机制,是指导实践工作的前提。 根据胡杨和意大利杨同属木本植物、却在抗逆性方面具有较大差异的特点,本实验选此二种植物作为实验材料,并均采用相同时间和强度的盐胁迫和干旱胁迫处理,借助X射线能谱分析技术和硝酸铅沉淀的电镜细胞化学法,定性、定量进行数据的分析及谱图绘制工作,以期通过对实验结果进行对比,达到研究外界刺激引发的抗性不同的植物细胞以及不同细胞器内Ca2+水平和Ca2+-ATPase水平的变化,以及它们的变化对植物细胞生理生化方面的影响。 实验结果表明,胡杨抗逆性较强,在整个实验过程中其细胞Ca2+-ATPase一直高于同期处理的意大利杨细胞。另外,短期干旱和盐的刺激,还会促使Ca2+-ATPase的活性短暂升高,但随时间延长、逆境强度加大,其活性随即持续转小;意大利杨细胞Ca2+-ATPase活性则随时间延长呈现同一趋势,即其活性不断减小。另一方面,低温、干旱、高盐渗透等逆境胁迫刺激Ca2+在细胞内进行了重新分布和定位:在静息态的植物细胞中,胞质Ca2+含量极微;干旱和盐胁迫对胡杨和意大利杨的细胞均产生相似的刺激效应,即促使Ca2+由钙库(主要是液泡)流出至胞质,增大胞质Ca2+浓度。细胞中Ca2+的感受蛋白随即活化,引发下游磷酸化反应进行响应,一定程度内缓解逆境伤害。但在刺激强度较大时,随着胡杨与意大利杨的Ca2+-ATPase活性均降至极低,细胞质沉积过多的Ca2+引起细胞中毒,并诱导凋亡,最后植株死亡。


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