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烟草根瘤化对其细胞质膜Ca~(2+)ATPase活性的影响

庄国庆  
【摘要】: 我们以只在共生体系中才固氮的根瘤菌-豇豆根瘤菌512快生型突变株和美国烟草K326组建成共生固氮体系,使用2,4—D诱导结瘤。我们对美国烟草K326产生的再生苗进行了4种处理(CK:常规Jensen无氮培养液处理;D:使用含2,4-D(0.3mg/L)的Jensen无氮培养液处理;R:使用含根瘤菌(5x10~8个/L)的Jensen无氮培养液处理;R+D:使用含2,4-D(0.3mg/L)和根瘤菌(5x10~8个/L)的Jensen无氮培养液处理)。 在实验中,我们测定了不同烟草组织来源的细胞质膜Ca~(2+)-ATPase的活性,比较了不同测定条件对烟草叶和根细胞质膜Ca~(2+)-ATP_(ase)活性的影响,并且还测定了2,4-D、根瘤菌以及二者共同处理对烟草细胞质膜Ca~(2+)-ATP_(ase)的活性的影响。另外还对不同处理烟草的生长从外观形态和组织鲜重两方面进行了比较。 使用不同测定条件测定烟草根和叶细胞质膜Ca~(2+)-ATP_(ase)结果表明,二者在许多方面都不尽相同。前者的最适pH为6.0,后者则为7.0,而且后者在一个相对较宽的pH范围内有高的活性。叶细胞质膜Ca~(2+)-ATP_(ase)的最适反应温度为45℃,[ATP]_(0.5)为2.2mmol/L,根细胞质膜Ca~(2+)-ATP_(ase)则分别为40℃ 和1.9 mmol/L。叶和根的细胞质膜Ca,‘一ATPose均受Ca,+激活。曙红B(EB) 对烟草叶和根细胞质膜Ca2+一ATPase有明显的抑制作用,当EB浓度达到50 枷o1/L后,抑制作用才不再有显著的增加。本文讨论了烟草叶和根细胞质 膜Caz+一ATPss。特性出现差异的原因及其与环境的关系。 研究发现仅用根瘤菌处理的实验组烟草生长最好,根系发达,没有类根 瘤产生。它的茎和叶的鲜重均比cK组要高。仅用2,4一D处理后的烟草无论 是外观还是鲜重量上都表现出生长受到一定程度的抑制,2,4一D处理一周 后,即能在烟草根部开始产生瘤状结构,须根减少,根尖膨大,整个根系也 缩短变粗,且几乎没有根毛表面光滑。植株个体、叶片也比其它处理矮小, 且烟叶明显变黄,表明2,4一D处理对烟草生长不利。使用2,4一D和根瘤菌 同时处理的烟草在长势上要好于仅用2,4一D处理而接近CK,处理7天左右, 根上开始产生乳白色半透明状点状突起,25天左右,其根部形成清晰可辨 的类根瘤。另外,我们还测定比较了不同发育时期根瘤化处理的烟草的根, 叶和茎细胞质膜Caz+一ATPas.的活性,结果发现在处理早期(1一3周)2,4一D 能引起烟草的根、茎和叶质膜C扩+一ATPase活性大大增强,表明外界激素刺 激信号能引起细胞胞质内部Ca2+浓度的变化,启动CaZ唁号,传递外界刺激 信息,引起细胞内部发生一系列的生理生化变化,最终可能导致在形态上也 出现一定的变化—产生瘤状物,为根瘤菌的侵入打好基础。 综上所述,我们认为通过植物激素一2,4一D打破根瘤菌侵染非豆科植物 的障碍是可行的,其过程可能涉及细胞Caz+信号传递,而Caz+一ATPa:。在这一 过程中发挥有重要作用。


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