论文摘要
生长是植物最基本的生理现象。植物的生长主要涉及到细胞的伸长和细胞的分裂。关于植物细胞生长的研究,以前的工作主要集中在膨压维持方面,稳定的膨压为细胞的生长提供了持续的动力,而细胞壁限制了细胞的扩大。因此,调节细胞壁的可塑性,是促进植物组织生长的重要机制。膨胀素作为一种细胞壁蛋白,可以有效的提高细胞壁的可塑性,而且广泛参与植物生长发育过程。目前在许多植物中已经发现了膨胀素的存在。小麦是世界性的重要粮食作物,其生长和产量直接关系到人类食物的供应,研究小麦的生长机制对于提高小麦产量具有重要意义。目前,在小麦中已经发现了膨胀素基因的存在。本文以小麦胚芽鞘为实验材料,鉴定了小麦胚芽鞘中膨胀素的存在,对胚芽鞘膨胀素的生化性质进行了研究,并对其生理功能,特别是在小麦水分胁迫适应中的作用进行了初步分析。主要结果如下:1)利用高精度的位移传感器（LVDT）组装了植物组织伸展测定仪。实验证明此仪器的灵敏性很高,是一种测定植物组织生长的良好仪器。2)通过测定小麦胚芽鞘中膨胀素的活性,蛋白免疫印迹检测和抗体血清抑制剂法证实小麦胚芽鞘中存在膨胀素。3)采用Hepes法和SDS法分别提取小麦胚芽鞘细胞壁和细胞质中的膨胀素蛋白。发现细胞壁中提取的膨胀素蛋白的活性高,而细胞质中提取的蛋白基本没有膨胀素活性。蛋白免疫印迹检测也获得了相同的结论。说明小麦胚芽鞘膨胀素定位于细胞壁中。Hepes法提取的膨胀素蛋白的活性较高,蛋白量相对较少;而SDS法的膨胀素蛋白提取效率高,但是蛋白活性低,这可能是因为在SDS法提取过程中,SDS使膨胀素失活的原因。4)通过测定不同pH条件下小麦胚芽鞘膨胀素的重组活性和离体小麦胚芽鞘细胞壁膨胀素活性,发现小麦胚芽鞘膨胀素的最适pH值为4.0-4.5。热钝化后的小麦胚芽鞘细胞壁的伸展活性一旦被外源膨胀素所恢复,用酸性缓冲液（pH4.5）代替膨胀素提取液后,伸展活性不受影响;但若换用中性缓冲液（pH6.8）,伸展活性丧失殆尽,且随缓冲液的交替更换而反复逆转;用离体小麦胚芽鞘进行实验获得了类似的结果。小麦胚芽鞘和黄瓜下胚轴膨胀素可以与其热钝化的细胞壁相互交叉重组,但这种活性具有种属特异性,即黄瓜膨胀素对自身的伸展活性高于对小麦胚芽鞘的伸展活性,同样,小麦胚芽鞘膨胀素蛋白对自身的伸展活性高于对黄瓜下胚轴的伸展活性,这可能与两种植物的膨胀素的种类和以及细胞壁对膨胀素的敏感性有关。膨胀素的活性受外源离子影响。其中,Zn2+、A13+和Ca2+（高浓度）对膨胀素的活性具有抑制作用,DTT、K+和Mg2+对膨胀素具有激活作用。5)小麦胚芽鞘细胞在胚中已经分化完成,生长过程中没有细胞分裂,只有细胞伸长生长,是研究细胞生长机制的良好模式材料。分别测定不同生长时期小麦胚芽鞘的长度和膨胀素的蛋白活性及蛋白丰度,发现膨胀素的表达与小麦胚芽鞘的生长几乎同步,说明膨胀素参与小麦胚芽鞘的生长过程。以上结果,有利于揭示植物细胞的生长机制。6)胚芽鞘是作物幼嫩子叶的保护组织,其生长状况受到周围环境的影响,膨胀素可以有效的促进植物生长并且受到环境因子的调控。因此,小麦胚芽鞘中膨胀素的功能研究有利于揭示环境对生长调控的机制。研究表明,水分胁迫诱导小麦胚芽鞘膨胀素的蛋白活性和丰度提高。分析认为,膨胀素蛋白的表达增加是小麦胚芽鞘对水分胁迫适应的方式之一。结合水分胁迫抑制胚芽鞘生长的事实,分析认为,膨胀素以外的其他因素,如膨压、细胞壁成分、活性氧等对小麦胚芽鞘生长具有抑制作用。小麦抗旱性强弱受各种因素的共同作用。7)通过比较不同光照培养条件下小麦胚芽鞘的生长情况与膨胀素蛋白活性和表达量的关系,说明膨胀素参与了光照调节植物生长过程。