高Fe2+ 对水稻离体根边缘细胞的影响

以水稻"汕优10号"为试验材料,悬空气培法获得根边缘细胞,研究水稻边缘细胞的数量、活性和脱离根冠后对高Fe2 的响应过程.结果显示,水稻根长为1 mm时,就形成了205个边缘细胞,随着根的伸长数目不断增加,根长25 mm时,边缘细胞数目最大;根长20 mm时边缘细胞活性最大;根长2 mm时,根冠果胶甲基酯酶(Pectin methyl esterase, PME)活性最高,水稻边缘细胞的形成与根冠PME活性相关.高Fe2 对离体边缘细胞有毒害效应,用浓度为200 μmol·L-1的Fe2 溶液处理48 h后,细胞活性比对照下降了72.70%, 但用400 μmol·L-1 Fe2 溶液处理时,细胞活性有所回升,这可能是边缘细胞耐铁毒的一种应激性反应;根冠PME活性随着Fe2 浓度的增加先上升后下降,表明根冠PME活性与植物铁毒有关.     

水稻边缘细胞的生物学特性及对铁毒的响应

以水稻为实验材料,从19个品种中筛选出来相对耐亚铁的水稻品种中优9288和敏感品种汕优10号,研究水稻根边缘细胞的生物学特性及对铁毒的响应.结果表明,第1个水稻边缘细胞几乎与初生根同时出现,当根长为25 mm时,边缘细胞数目最大,分别为1165个(中优9288)、1311个(汕优10号);两个品种边缘细胞活性随着根长的增加而增强,在根长20 mm时活性最强,随着根的进一步伸长,活性下降;根长为2 mm时根冠果胶甲基脂酶(PME)活性最高.随着亚铁溶液浓度的增加,中优9288的边缘细胞数目先增加后减少,当浓度为100 mg/L时达到最大值,汕优10号的边缘细胞数则一直呈现减少趋势;两个品种边缘细胞活性随亚铁溶液浓度增加而降低,当亚铁浓度增加到400 mg/L时,活性有所回升,但当浓度增加到800 mg/L后存活率又下降;根冠PME活性随着亚铁溶液浓度的增加先上升后下降.有关铁毒影响水稻根冠PME活性的机理进行了讨论.     

麻疯树根边缘细胞生物学特性及镉对其活性的影响

以麻疯树为试材,采用悬空气法,探讨麻疯树离体根边缘细胞的生物学特性及重金属镉(Cd2+)对根边缘细胞活性的影响.结果表明,麻疯树根边缘细胞大多数呈椭圆型,少数成弯曲的长条型;根长为15 mm时,边缘细胞的生物学活性(存活率)最大;根冠果胶甲基脂酶(PME)酶活性随着根的伸长有所降低.镉对麻疯树根边缘细胞产生明显毒害,随着镉浓度和处理时间的增加,边缘细胞的活性都呈现下降的趋势.     

大豆（Glycine max L.）边缘细胞对铝毒的生理生态响应

以大豆浙春2号(铝耐性)和华春18号(铝敏感)为材料,研究了铝胁迫下附着于根尖边缘细胞(即原位边缘细胞)的存活率、根伸长抑制率和PME活性变化以及Al3 对离体后边缘细胞存活率、黏液层厚度的影响。结果表明:铝胁迫下附着于根尖的边缘细胞比离体边缘细胞有更高的活性,前者Al3 处理24h后,其成活率仍能达到74%以上,而后者Al3 处理12h,浙春2号和华春18号边缘细胞的活性在400μmol/L时分别只有44.58%和26.16%;前后两者细胞活性都有随着Al3 浓度升高和处理时间的延长,边缘细胞活性呈越来越低的变化趋势,而离体边缘细胞Al3 处理6h时,相对于敏感性品种而言,高浓度Al3 (≥200μmol/L)有利于铝耐性品种的边缘细胞存活。随Al3 浓度的提升,果胶甲基酯酶(PME)活性增加,根伸长受抑加剧,敏感品种PME活性及铝造成的根伸长抑制均高于耐性品种;同时,Al3 对黏液的产生有一定的影响,黏液层的厚度随Al3 浓度成正向变化趋势。不同Al3 浓度及处理时间下,耐性品种都比敏感品种边缘细胞有较高的活性、分泌较多的黏液。以上结果说明Al3 对边缘细胞具有一定的毒害效应,果胶甲基酯化程度、根伸长受抑及边缘细胞黏液的分泌是根冠对Al毒胁迫反应的结果。     

大麦根边缘细胞发育的生物学特性

FDA—PI(fluorescein diacetate-propidium iodide)检测结果表明,在大麦种子萌发过程中,根边缘细胞(border cells)活性约为95％。0．5mol/L甘露醇有利于离体边缘细胞的生存。第一个边缘细胞几乎与初生根根尖同步出现,当根长为20—25mm时,边缘细胞数目达到最大值(约1400);移去全部边缘细胞48h后,又有新的边缘细胞形成。与25℃相比,15和35℃明显抑制根的伸长,但不明显抑制边缘细胞的发育。在边缘细胞诱导和发育过程中,边缘细胞的游离与根冠果胶甲基酯酶活性有密切的正相关性。     

外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响

为研究外源硫化氢(H2S)对豌豆(Pisum sativum)胚根生理特性及其边缘细胞的影响,测定了不同浓度外源H2S处理下豌豆根长、根尖组织可溶性蛋白质含量、抗氧化酶(APX、CAT、POD和SOD)活性、根尖边缘细胞存活率及其粘胶层相对面积的变化。结果表明:低浓度(0-40μmol·L-1)H2S可促进豌豆胚根生长,根尖组织可溶性蛋白质含量升高,SOD、APX和POD活性增加,CAT活性降低,根尖边缘细胞存活率上升,粘胶层相对面积变小。高浓度(60-80μmol·L-1)H2S可抑制豌豆胚根生长,可溶性蛋白质含量和边缘细胞存活率明显下降,APX和POD活性降低,CAT活性升高,SOD活性没有明显变化,粘胶层相对面积变大;边缘细胞染色体凝集并边缘化,然后逐渐降解并伴随粉末化,细胞质膜皱缩。因此,推测H2S可能在植物体内发挥着重要的生理作用。     

外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响

为研究外源硫化氢（H2S）对豌豆（Pisum sativum）胚根生理特性及其边缘细胞的影响,测定了不同浓度外源H2S处理下豌豆根长、根尖组织可溶性蛋白质含量、抗氧化酶（APX、CAT、POD和SOD）活性、根尖边缘细胞存活率及其粘胶层相对面积的变化。结果表明：低浓度（0-40μmol·L-1）H2S可促进豌豆胚根生长,根尖组织可溶性蛋白质含量升高,SOD、APX和POD活性增加,CAT活性降低,根尖边缘细胞存活率上升,粘胶层相对面积变小。高浓度（60-80μmol·L-1）H2S可抑制豌豆胚根生长,可溶性蛋白质含量和边缘细胞存活率明显下降,APX和POD活性降低,CAT活性升高,SOD活性没有明显变化,粘胶层相对面积变大;边缘细胞染色体凝集并边缘化,然后逐渐降解并伴随粉末化,细胞质膜皱缩。因此,推测H2S可能在植物体内发挥着重要的生理作用。     

番茄根边缘细胞生物学特性及铝对其活性的影响

以番茄为试材,采用悬空气法,探讨番茄根边缘细胞的生物学特性及铝对其活性的影响。结果表明,第1个番茄边缘细胞几乎与初生根同时出现,当根长到10 mm时,番茄边缘细胞达最大值(893个)。边缘细胞的活性(成活率)一直维持在93%以上。PME活性随着根的伸长有所降低。铝对番茄边缘细胞产生明显毒害,随着铝浓度和处理时间的增加,边缘细胞的活性显著降低。     

边缘细胞对荞麦根尖铝毒的防护效应和对细胞壁多糖的影响

以2个荞麦(Fygopyrum esculentum Moench)基因型‘江西荞麦’(耐性)和‘内蒙荞麦’(敏感)为材料,采用悬空培养(保持边缘细胞附着于根尖和去除根尖边缘细胞),研究边缘细胞对根尖铝毒的防护效应以及对细胞壁多糖组分的影响。结果表明,铝毒抑制荞麦根系伸长,导致根尖Al积累。去除边缘细胞的根伸长抑制率和根尖Al含量高于保留边缘细胞的根。去除边缘细胞使江西荞麦和内蒙荞麦根尖的酸性磷酸酶(APA)活性显著升高,前者在铝毒下增幅更大。同时,铝毒胁迫下去除边缘细胞的根尖果胶甲酯酶(PME)活性和细胞壁果胶、半纤维素1、半纤维素2含量显著高于保留边缘细胞的酶活性和细胞壁多糖含量。表明边缘细胞对荞麦根尖的防护效应,与其阻止Al的吸收,降低根尖细胞壁多糖含量及提高酸性磷酸酶活性有关,以此缓解Al对根伸长的抑制。     

高等植物根边缘细胞的发育调控及其生物学功能

植物根边缘细胞是从根冠表皮游离出来并聚集在根尖周围的一群特殊细胞,以前曾称为根冠脱落细胞.最近的证据表明,绝大多数物种边缘细胞具有生物学活性,其发育是受内外信号调控.边缘细胞一旦从根表皮游离后,其代谢活性大大上升、基因表达明显不同于根冠细胞.最近,与边缘细胞发育早期和晚期相关的两个基因PsUGT1和RCPME1分别被克隆和鉴定.边缘细胞能特异性地合成、分泌一系列的化学物质,包括花色素苷、抗生素、特异性酶类及其他化学物质能抑制或促进根际周围的细菌、真菌、病毒、线虫等的生长以及中和根际周围一些有毒化学物质如铝毒.因此,边缘细胞在植物生长发育过程中起着多种生物学功能.     

Effect of toxic Fe2+ levels on the biological characteristics of rice root border cells

Root border cells are a population of rhizosphere cells surrounding the root tips but separated from them. The root tip is a major target of Fe²⁺ toxicity; thus, it was hypothesized that the border cells might protect or exacerbate Fe²⁺ toxicity. To explore the effects of excess Fe²⁺ on the border cells in rice (Oryza sativa L.), experiments were carried out using the border cells in vitro (Shanyou No. 10). The border cells were precultured under ??hanging in the air?? and detached from the root tips. The shape, numbers, and viability of border cells were examined during exposure to toxic levels of Fe²⁺. When the root was 1 mm long, there were 205 border cells on average. With the growth of the root, more border cells were observed. When the root grew to 25 mm long, the total number of border cells reached a maximum, while the maximum activity of border cells appeared when the root was 20 mm long. The pectin methyl esterase (PME) activity of the root cap peaked at a root length of 2 mm. Border cell development was related to PME activity in rice. Excessive Fe²⁺ was toxic to detached border cells. After treatment with 200 ??M Fe²⁺ solution for 48 h, cell viability decreased by 72.70%. However, when treated with 400 ??M Fe²⁺ solution, the number of viable cells was actually higher, suggesting the induction of a cellular self-protection response. The activity of PME first increased under high concentrations of Fe²⁺ and then decreased. These results indicate that toxic levels of Fe²⁺ modulate PME activity and border cell survival.     

NaCl胁迫对黄瓜根系边缘细胞发生的影响

以黄瓜为试材,研究了NaCl处理对植株生物量、根长、根系活力、根边缘细胞的数目和活性及黏胶层厚度的影响。结果表明,NaCl处理降低了植株生物量与根系长度,增加了黄瓜幼苗的根系活力。黄瓜边缘细胞的出现几乎与根同时发生,当根长达到25mm时,边缘细胞的数目与活性均达到最大值。NaCl处理对边缘细胞的数目与活性表现出一定的抑制作用。离体根尖的边缘细胞活性也随NaCl处理浓度与处理时间的增加而逐渐减小,但根边缘细胞黏胶层厚度却随NaCl处理浓度的增加而增加。总之,NaCl对黄瓜幼苗造成一定伤害,但根系边缘细胞可通过降解死亡与增加黏胶的分泌量在一定程度上减轻这种伤害程度。     

Effects of Al<Superscript>3+</Superscript> on the biological characteristics of cowpea root border cells

Root border cells (RBC) are cells surrounding the root apex. They are functionally different from the apex and are considered to play a role in the protection of the root tip from biotic and abiotic stresses. We investigated RBC viability, formation, and pectin methylesterase (PME) activity of the root caps during RBC development in cowpea (Vigna ungniculata ssp. sesquipedalis) under aeroponic culture. The results showed that the border cells formed almost synchronously with the emergence of the root tip. The number of border cells reached the maximum when roots were approximately 15 mm long. Pectin methylesterase (PME) activity of the root cap peaked at a root length of 1 mm. Root border cells separated from the root cap died within 24 h under Al³⁺ stress while those still attached to the root cap maintained 85% viability at 48 h after treatment. The PME activity did not differ significantly under different Al³⁺ treatments.     

Cu和丹皮酚磺酸钠处理对凤丹根系生长、丹皮酚含量及H+-ATPase活性的影响

采用水培法,研究了Cu单一处理及Cu与EGTA和丹皮酚磺酸钠(SPS)复合处理对凤丹(Paeonia suffruticosa ‘Feng Dan’)幼苗根长、根系中Cu和丹皮酚含量的影响,并研究了Cu和SPS单一及复合处理对幼苗根系离体质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性的影响.结果显示:经5μmol·L-1Cu处理后凤丹幼苗根长和丹皮酚含量均略高于对照但总体上差异不显著;经10、20和30 μmol·L-1 Cu处理后,幼苗根长和丹皮酚含量总体上均低于对照,且随Cu浓度增加和处理时间延长,降幅增大.与10 μmol·L-1Cu单一处理相比,10 μmol·L-1Cu- 10μmol·L-1EGTA和10 μmo1.L-1Cu-10 μmol·L-1 SPS复合处理均可以使根系中Cu含量显著降低、丹皮酚含量显著提高;其中,10μmol·L-1Cu-10 μmol·L-1EGTA处理组幼苗根系中Cu含量的降低幅度最大,而10 μmol·L-1 Cu-10 μmol·L-1SPS处理组幼苗根系中丹皮酚含量的增加幅度最大且显著高于对照.与对照相比,经5、10和20μmol · L-1 Cu单一处理后丹凤根系离体质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性均降低,且随Cu浓度提高降低幅度增大;而经0.1、0.2、0.5和1.0μmol·L-1SPS单一处理总体上可使膜微囊H+-ATPase活性逐渐增加;与10 μmol·L-1Cu单一处理相比,10 μmol·L-1Cu与0.1、0.2和0.5 μmol·L-1SPS复合处理均可使膜微囊H+- ATPase活性提高,且H+-ATPase活性均呈现随SPS浓度提高逐渐增加的趋势.研究结果揭示:较高浓度Cu胁迫对凤丹幼苗根系生长及丹皮酚合成以及质膜和液泡膜微囊H+-ATPase活性均有明显抑制作用,但添加外源丹皮酚磺酸钠对Cu胁迫伤害具有一定的缓解效应.     

Al3+对大豆根边缘细胞程序性死亡诱导的生理生态作用

 设置不同的Al ³⁺浓度（0、25、50、100、200、400 μmol·L^-1）和培养时间 （12、24 h）,研究了边缘细胞活性和大豆（Glycine max）根中 过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶POD）、超氧化物歧化酶SOD）随Al ³⁺浓度及处理时间变化的规律,并通过Hoec hst333 42-PI双重荧光染色、 梯状DNA（即DNA ladder）分析和末端脱氧核糖核酸转移酶介导的dUTP切口末端标记（即TUNEL原位标记）检测,研究了Al ³⁺对大豆根边缘细胞 程序性死亡诱导的生理生态作用。结果表明,Al ³⁺胁迫能诱导边缘细胞的死亡,随着Al ³⁺浓度的升高和处理时间的延长,细胞死亡率增加。通 过Hoechst33342-PI双重荧光染色、DNA ladder分析和TUNEL原位标记,检测到Al ³⁺胁迫下发生程序性死亡的边缘细胞。其表现为：在 400μmol·L^-1 Al ³⁺诱导大豆根24 h时, 核酸电泳显示细胞DNA发生特异性降解并形成阶梯状电泳条带(DNA ladder),用TUNEL原位标记检测200 和400μmol·L^-1 Al ³⁺处理12 h后的大豆根 边缘细胞,发现DNA的3′-OH端被原位特异标记,二氨基联苯胺（DAB）显色后,细胞核为阳性或强 阳性。同时,高浓度Al ³⁺ （＞100μmol·L^-1）处理下,CAT、POD和S OD活性均有不同程度的下降,CAT和SOD的活性也随处理时间的延长而降低 。说明在Al ³⁺胁迫下边缘细胞的死亡可能是一种程序性死亡形式,高浓度Al ³⁺胁迫下,通过诱导活性氧在细胞体内的产生和累积而导致细胞凋 亡,此过程是其对逆境胁迫所作出的生理生态防御性应答方式之一。     

多效唑浸种对渗透胁迫下玉米根边缘细胞发生的影响

以‘农大108’玉米种子为材料,采用不同浓度(50、100、150、200、250、300、350 mg·L-1)的多效唑溶液进行浸种处理,研究其对渗透胁迫(20％ PEG-6000)下玉米种子萌发、根系生长和根系边缘细胞数目、活性及黏胶层厚度的影响.结果表明:与对照相比,渗透处理抑制了玉米种子露白与根系生长,增加了边缘细胞数目与黏胶层厚度.预先用多效唑浸种后再进行渗透胁迫处理进一步降低了主根的长度,但增加侧根的生长而使根系鲜重增加,进一步增加了根边缘细胞黏胶层厚度,在一定程度上减少了由于渗透胁迫造成的边缘细胞数目的增加程度.无论是渗透处理还是预先用多效唑浸种处理对边缘细胞活性的影响均不大.可见,多效唑浸种能够增加玉米根系的抗旱能力与边缘细胞黏胶层厚度的增加有关,而与边缘细胞数目、活性的关系不大;多效唑浸种溶液的适宜浓度范围为200～250 mg·L-1.     

真盐生植物盐地碱蓬根系边缘细胞在耐盐中的作用初探

以黄河三角洲潮间带盐地碱蓬种子生成的幼苗为材料,研究了NaCl胁迫对盐地碱蓬生长与根系边缘细胞的影响。盐地碱蓬的第一个边缘细胞几乎与根尖同步产生,当根长达到13mm时,边缘细胞数目达到最大值。NaCl胁迫抑制边缘细胞的活性,但低浓度的NaCl处理增加边缘细胞的数目。低浓度NaCl处理时果胶甲基酯酶（PME）的活性比对照有明显增加,超氧化物歧化酶（SOD）活性随着NaCl浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,低浓度NaCl可以增加盐地碱蓬根内过氧化氢酶（CAT）的活性,NaCl处理时间和处理浓度都对过氧化物酶（POD）活性的影响不明显。这些结果表明,盐地碱蓬至少部分通过增加调控活性氧（ROS）水平增加PME活性及根系边缘细胞数目来抵抗NaCl胁迫。