论文摘要
根边缘细胞（Root border cells）是从根尖脱落下来并聚集在根尖周围的一群特殊的细胞，具有新陈代谢能力的根边缘细胞和一系列从根冠细胞分离而被降解的细胞壁碎片，以及有机酸、糖和其它高分子有机物组成了根尖周围的根冠粘胶层，其在感受和响应逆境胁迫，保护根尖免受不利环境因素的胁迫起重要作用。然而粘胶层是否有保护作用尚存争议。通过豌豆根边缘细胞雾化培养法，研究不同浓度硼铝对豌豆根边缘细胞活性、数量和粘胶层厚度的影响；有无粘胶层时，硼铝对豌豆根尖铝和胼胝质含量变化的影响；并采用凝胶色谱法分离了粘胶层多糖-铝复合物，同时采用外源加入法证实多糖与铝的复合作用，揭示了铝胁迫时粘胶层的作用和机理及硼减轻铝毒的作用。具体研究成果分述如下：1．研究了雾培和水培条件下，不同浓度铝时根尖铝含量和胼胝质含量，发现雾培4 mmol／L铝浓度培养40 h对植物根尖造成的损伤与水培铝浓度20μmol／L培养6h相当，确定了雾培条件下铝胁迫的适宜浓度为4 mmol／L。2．经过4 mmol／L铝浓度雾培40h，边缘细胞的存活率显著下降（p＜0.05），而数量和粘胶层相对面积却明显增加。表明铝毒对根边缘细胞具有致死效应，根边缘细胞对铝毒作出的适应性响应—细胞数量增多和粘胶层的增厚。而铝毒时加硼细胞活性显著升高（p＜0.05），表明硼可以抑制铝对边缘细胞的致死作用，减轻铝对边缘细胞的毒害作用。3．研究雾培条件下去除和保留根粘胶层根尖铝和胼胝质含量及根伸长率，发现铝胁迫下，去除粘胶层的豌豆根尖铝和胼胝质含量明显高于保留粘胶层根尖，且主根相对伸长率明显降低，表明粘胶层具有减轻铝毒保护根尖的作用。加硼处理后，相对根长有增加的趋势，明显降低了根尖铝含量，表明硼可以减轻铝毒。4．采用分子筛(SephacrylTMS-200)对豌豆根粘胶层多糖进行了分离及分子量的测定，粘胶层多糖均可分离出大分子的多聚糖和小分子的低聚糖两个组分，其中不加铝的处理大分子的多聚糖和小分子的低聚糖分子量分别为大于500KD和27.75KD；而铝胁迫下，大分子多聚糖分子量为大于500KD，小分子低聚糖分子量大约为450KD，两个峰出峰时间均较对照提前，且两个峰均与铝峰重叠，表明粘胶层多糖与铝结合形成了多糖-铝复合物。粘胶层多糖总量的测定结果为加铝显著高于不加铝处理（p＜0.05），对多糖的分离也发现加铝后多糖不但分子量增大，而且峰面积增大表明铝促进雾培条件下复合铝的多糖的增加。加硼后多糖含量降低，多聚糖和铝出峰时间提前，表明加硼促进大分子多聚糖与铝的复合。5．铝胁迫下，外源多糖能明显降低根尖铝含量。随着外源果胶多糖浓度的增加，根尖铝含量显著减少（p＜0.05），而随着外源T-40葡聚糖浓度的增加，根尖铝含量明显降低，但仅在0.1mg／ml时显著下降（p＜0.05）。表明外源多糖具有保护根尖免受铝的毒害，但是不同多糖由于其性质各异对根尖的保护机理不同。综上所述，铝胁迫促进边缘细胞及根尖粘胶层增多，粘胶层多糖与铝形成复合物，粘胶层成为铝进入根尖的屏障，减少铝进入根尖，从而减轻了铝毒。表明铝胁迫时粘胶层具有保护根尖的作用。铝胁迫下加硼，能明显提高细胞存活率，促进铝与粘胶层多糖的复合，降低根尖铝含量，揭示硼能够减轻铝毒。