小麥胚芽鞘膨脹素的性質(zhì)與功能分析.pdf

1、生長是植物最基本的生理現(xiàn)象。植物的生長主要涉及到細(xì)胞的伸長和細(xì)胞的分裂。關(guān)于植物細(xì)胞生長的研究，以前的工作主要集中在膨壓維持方面，穩(wěn)定的膨壓為細(xì)胞的生長提供了持續(xù)的動力，而細(xì)胞壁限制了細(xì)胞的擴大。因此，調(diào)節(jié)細(xì)胞壁的可塑性，是促進(jìn)植物組織生長的重要機制。膨脹素作為一種細(xì)胞壁蛋白，可以有效的提高細(xì)胞壁的可塑性，而且廣泛參與植物生長發(fā)育過程。目前在許多植物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了膨脹素的存在。 小麥?zhǔn)鞘澜缧缘闹匾Z食作物，其生長和產(chǎn)量直接關(guān)系到人

2、類食物的供應(yīng)，研究小麥的生長機制對于提高小麥產(chǎn)量具有重要意義。目前，在小麥中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了膨脹素基因的存在。本文以小麥胚芽鞘為實驗材料，鑒定了小麥胚芽鞘中膨脹素的存在，對胚芽鞘膨脹素的生化性質(zhì)進(jìn)行了研究，并對其生理功能，特別是在小麥水分脅迫適應(yīng)中的作用進(jìn)行了初步分析。 主要結(jié)果如下： 1)利用高精度的位移傳感器(LVDT)，組裝了植物組織伸展測定儀。實驗證明此儀器的靈敏性很高，是一種測定植物組織生長的良好儀器。 2)

3、通過測定小麥胚芽鞘中膨脹素的活性，蛋白免疫印跡檢測和抗體血清抑制劑法證實小麥胚芽鞘中存在膨脹素。 3)采用Hepes法和SDS法分別提取小麥胚芽鞘細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)中的膨脹素蛋白。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁中提取的膨脹素蛋白的活性高，而細(xì)胞質(zhì)中提取的蛋白基本沒有膨脹素活性。蛋白免疫印跡檢測也獲得了相同的結(jié)論。說明小麥胚芽鞘膨脹素定位于細(xì)胞壁中。Hepes法提取的膨脹素蛋白的活性較高，蛋白量相對較少；而SDS法的膨脹素蛋白提取效率高，但是蛋白活性低，

4、這可能是因為在SDS法提取過程中，SDS使膨脹素失活的原因。 4)通過測定不同pH條件下小麥胚芽鞘膨脹素的重組活性和離體小麥胚芽鞘細(xì)胞壁膨脹素活性，發(fā)現(xiàn)小麥胚芽鞘膨脹素的最適pH值為4.0-4.5。熱鈍化后的小麥胚芽鞘細(xì)胞壁的伸展活性一旦被外源膨脹素所恢復(fù)，用酸性緩沖液(pH4.5)代替膨脹素提取液后，伸展活性不受影響；但若換用中性緩沖液(pH6.8)，伸展活性喪失殆盡，且隨緩沖液的交替更換而反復(fù)逆轉(zhuǎn)；用離體小麥胚芽鞘進(jìn)行實驗獲

5、得了類似的結(jié)果。小麥胚芽鞘和黃瓜下胚軸膨脹素可以與其熱鈍化的細(xì)胞壁相互交叉重組，但這種活性具有種屬特異性，即黃瓜膨脹素對自身的伸展活性高于對小麥胚芽鞘的伸展活性，同樣，小麥胚芽鞘膨脹素蛋白對自身的伸展活性高于對黃瓜下胚軸的伸展活性，這可能與兩種植物的膨脹素的種類和以及細(xì)胞壁對膨脹素的敏感性有關(guān)。膨脹素的活性受外源離子影響。其中，Zn<'2+>、Al<'2+>和ca<'2+>(高濃度)對膨脹素的活性具有抑制作用，DTT、K<'+>和Mg<

6、'2+>對膨脹素具有激活作用。 5) 小麥胚芽鞘細(xì)胞在胚中已經(jīng)分化完成，生長過程中沒有細(xì)胞分裂，只有細(xì)胞伸長生長，是研究細(xì)胞生長機制的良好模式材料。分別測定不同生長時期小麥胚芽鞘的長度和膨脹素的蛋白活性及蛋白豐度，發(fā)現(xiàn)膨脹素的表達(dá)與小麥胚芽鞘的生長幾乎同步，說明膨脹素參與小麥胚芽鞘的生長過程。以上結(jié)果，有利于揭示植物細(xì)胞的生長機制。 6) 胚芽鞘是作物幼嫩子葉的保護(hù)組織，其生長狀況受到周圍環(huán)境的影響，膨脹素可以有效的促進(jìn)

7、植物生長并且受到環(huán)境因子的調(diào)控。因此，小麥胚芽鞘中膨脹素的功能研究有利于揭示環(huán)境對生長調(diào)控的機制。研究表明，水分脅迫誘導(dǎo)小麥胚芽鞘膨脹素的蛋白活性和豐度提高。分析認(rèn)為，膨脹素蛋白的表達(dá)增加是小麥胚芽鞘對水分脅迫適應(yīng)的方式之一。結(jié)合水分脅迫抑制胚芽鞘生長的事實，分析認(rèn)為，膨脹素以外的其他因素，如膨壓、細(xì)胞壁成分、活性氧等對小麥胚芽鞘生長具有抑制作用。小麥抗旱性強弱受各種因素的共同作用。 7) 通過比較不同光照培養(yǎng)條件下小麥胚芽鞘的