增强UV-B及He-Ne激光辐照对小麦幼苗叶肉及根尖细胞内Ca2+影响的研究

论文摘要

本文以‘晋麦47号’小麦（Triticum aestivum）为研究材料,采用5mW·mm-2的He-Ne激光和强度为10.08 kJ·m-2·d-1的UV-B来辐照小麦幼苗,利用提取原生质体方法和低温装载法分别在小麦幼苗叶肉细胞、根尖细胞中装载了钙离子荧光指示剂fluo-3/AM,结合激光共聚焦扫描显微技术检测UV-B辐射后小麦幼苗细胞内钙离子荧光强度的分布,测定其胞质内游离钙离子的浓度；并进一步提取钙离子主要受体蛋白-钙调蛋白,通过测定钙调蛋白含量,来探究增强UV-B辐射对小麦幼苗钙信号通路中钙信号的影响。研究结果表明：（1）采取低温装载法向小麦根尖细胞装载了钙离子荧光指示剂,来探究小麦根尖细胞胞质游离钙离子的分布,利用激光共聚焦扫描显微镜进行观察,结果发现,对照组小麦根尖细胞中钙离子荧光主要分布于细胞胞质周缘；而经UV-B辐射处理后,细胞内钙离子荧光不仅分布在胞质周缘,且在细胞壁与胞间隙内可观察到大量钙离子荧光。（2）经过对单个根尖细胞胞质游离钙离子荧光强度测定之后,发现UV-B处理使细胞胞质内游离钙离子浓度明显升高。（3）通过提取小麦幼苗叶肉细胞原生质体,向原生质体内装载钙离子荧光指示剂,CLSM下观察发现,对照组细胞内钙离子荧光分布较均匀,主要分布于紧贴质膜处和核周围,UV-B辐射组钙离子荧光与对照组分布相似,但其原生质体表面不如对照组平滑。（4）通过对小麦幼苗叶肉细胞胞质游离钙离子浓度进行测定,结果发现,增强UV-B辐射组细胞内钙离子荧光强度较对照组高,而钙离子荧光强度的强弱可以直接反映出钙离子浓度的高低,说明增强UV-B辐射组小麦幼苗叶肉细胞内维持较高浓度的钙离子水平。（5）通过提取小麦幼苗钙调蛋白,SDS-PAGE电泳法对提取的钙调蛋白进行检测,在20.1KD和14.4KD之间有一条明显的蛋白带区,推测其为钙调蛋白。经凝胶分析后,测定其分子量为16.245。（6）经Bradford法对钙调蛋白的含量进行测定,结果发现：UV-B辐射和He-Ne激光均可使小麦叶片中16 kD左右的蛋白有一定程度的增加。推测是由于增强UV-B辐射首先引起钙信号通路中钙离子浓度发生变化,进而引起钙信号通路中下游靶蛋白增强表达的结果。这些变化表明Ca2+信号有可能以一定的方式参与了小麦响应UV-B辐射胁迫的过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 增强UV-B辐射对植物影响的研究进展
• 1.1.1 增强UV-B辐射对植物个体生长发育和形态学特征的影响
• 1.1.2 增强UV-B辐射对植物生理生化代谢的影响
• 1.1.3 增强UV-B辐射对DNA损伤及修复的影响
• 1.2 He-Ne激光的生物学效应
• 1.2.1 激光的作用机理研究
• 1.2.2 激光的生物学效应研究
• 1.2.3 He-Ne激光对植物的生物学效应研究
• 1.3 植物细胞内钙信号转导途径
• 1.3.1 植物细胞信号转导
• 1.3.2 钙-钙调素信号系统
• 1.3.3 钙信号的研究方法
• 1.4 本研究的意义及主要内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料及其培养
• 2.2 处理设置
• 2.2.1 UV-B辐射处理
• 2.2.2 He-Ne激光辐照
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 钙离子荧光指示剂Fluo-3/AM的装载
• 2.3.2 CaM的提取、凝胶分析及含量测定
• 3 结果与分析
• 3.1 增强UV-B辐射对小麦根尖细胞内游离钙离子的影响
• 3.1.1 小麦根尖细胞装载Fluo-3/AM前后的荧光观察
• 3.1.2 不同装载时间对小麦根尖细胞内钙离子标记效果的影响
• 3.1.3 增强UV-B辐射对小麦根尖细胞内钙离子的影响
• 3.2 增强UV-B辐射对小麦幼苗叶肉细胞钙离子的影响
• 3.2.1 小麦叶肉细胞原生质体的分离与制备
• 3.2.2 原生质体活力的检测
• 3.2.3 小麦叶肉细胞原生质体装载钙离子荧光指示剂前后效果图
• 3.2.4 不同装载时间下小麦叶肉细胞原生质体标记效果图
• 3.2.5 增强UV-B辐射后小麦叶肉细胞原生质体钙离子标记图
• 3.3 He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗钙调蛋白的影响
• 3.3.1 钙调蛋白的SDS-PAGE分析
• 3.3.2 He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗钙调蛋白含量的影响
• 4 讨论
• 4.1 增强UV-B辐射对小麦根尖细胞钙离子的影响
• 4.1.1 利用根尖进行钙离子研究的必要性
• 4.1.2 Fluo-3/AM的装载效果
• 4.1.3 增强UV-B辐射后小麦根尖细胞内钙离子的变化
• 4.2 增强UV-B辐射对小麦叶肉细胞原生质体中钙离子的影响
• 4.2.1 利用原生质体研究钙离子的必要性
• 4.2.2 小麦叶肉细胞原生质体的基本结构特点
• 4.2.3 钙离子荧光指示剂装载到原生质体胞质内的适宜条件
• 4.2.4 增强UV-B辐射对小麦叶肉细胞原生质体中钙离子的影响
• 4.3 He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗钙调蛋白的影响
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录