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干旱胁迫对番茄根系水导的影响及液泡膜水通道蛋白表达量检测研究

王生毅  
【摘要】: 水从植物根到叶的长距离运输有3个不同的平行途径,即共质体、质外体、跨细胞途径。沿共质体途径细胞间水分的转运受胞间连丝调节,而沿跨细胞途径的水流必须跨过原生质膜,细胞到细胞途径包括共质体途径和跨细胞途径。各个途径对植物根系径向水流的贡献随物种、根系发育程度以及水分吸收驱动力性质(静水压力、渗透压梯度)的变化而变化。运用实验方法区别共质体和跨细胞途径很难,对质外体和细胞到细胞途径综合作用的水分运输也缺乏有效的研究手段加以区分。目前,跨细胞途径在植物根系水分径向运输的重要作用和地位还没被完全理解。尽管对跨细胞途径还缺乏了解,但逐渐增加的证据表明,植物根系大量的水分运输通过细胞膜,细胞膜内在蛋白(水通道蛋白)被认为是专一的水分运输蛋白。 植物水通道蛋白表达受发育期有关因子调节,具有组织表达特异性,并且环境因素和激素例如干旱、高盐、光照、脱落酸、营养缺乏等一定程度上可以诱导AQP基因的表达,磷酸化作为调节水通道的开关直接影响其活性。植物根系水分运输动力介导已获得了大量的研究数据,不论是整个根系还是细胞水平的动力介导,都要求定量解释不同运输途径对水通流量的贡献以及水通道蛋白与跨细胞途径的相互关系,目前为止,这个问题还有待进一步的研究。 本实验以番茄根系为研究材料,对其进行干旱胁迫处理,通过水通道蛋白抑制剂HgCl_2对根系水流通量(Jv)抑制实验、Lp值以及测定在实验过程中的试验影响因子根系渗透势以及根呼吸的变化,具体分析水通道蛋白对整个根系水分运输的影响,并进一步检测根系液泡膜水通道蛋白表达量,进一步分析干旱胁迫下番茄根系水通道蛋白的调节作用和地位。通过试验主要获得如下结论: 1.通过HgCl_2抑制试验显示,正常供水植株根系分别在50 μmol/L、100 μmol/LHgCl_2作用下,与对照相比,整个根系水流通量(Jv)分别下降46.70%和65.67%左右,用500 μmol/L、1000 μmol/L ME处理后分别恢复到88.6%和80.59%;干旱胁迫植株根系分别用50 μmol/L、100 μmol/L HgCl_2处理,与对照相比,Jv分别下 降40.67%和58.82%左右,用500 p mol/L、1000 p mol/L ME处理后分别恢复到 79.41%和72.03%。证实干早胁迫、正常生长株根系存在大量对HgC12敏感的水通道蛋 白,并且干旱胁迫根系水通道蛋白可能在数量、活性上发生变化,导致根系径向水分 运输阻力增大,使根系在较大的静水压力下,大量的水分通过质外体途径。 2.Lp值测定试验表明,干早胁迫植株根系Jv值在0.1~0.3 MPa左右有高度的 线性关系,并且随着HgC12浓度增加,Lp值逐渐减小;正常生长植株根系Jv值在0.1一 0.5 MPa左右与MPa有高度的线性关系,并且随着HgC12浓度增加,LP值也逐渐减小。 并且LP值的下降是由于水通道蛋白引起的。 3,ME恢复、根呼吸、渗透势试验显示,HgC12对本试验测定其它结果影响很小。 4.蛋白质印迹试验表明干旱胁迫条件下根系水导能力的下降可能不是根系液 泡膜水通道蛋白的表达量变化所引起的。


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