Zn对高盐和紫外线胁迫条件下水稻根尖细胞程序性死亡的影响

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本实验室前期研究结果表明:用高盐浓度(500mmol/L Nacl)处理水稻品种武运粳8号幼苗,根尖细胞呈现典型的细胞程序性死亡(PCD)特征,如DNA片段化、TUNEL,染色阳性反应、细胞色素C迁移等。本文在此基础上,研究了Zn2+对水稻根尖细胞PCD的影响,具体研究结果如下:
   在上述PCD模型中外源添加不同浓度的Zn2+,发现10μ mol/L Zn2+能够明显缓解DNAladder的出现。对PCD过程中抗氧化酶(CAT,APX,POD和SOD)活性进行检测,发现抗氧化酶(CAT,APX,POD和SOD)活性短期(15-30min)迅速升高,随后(30min以后)降低。在NaCl诱导PCD条件下额外添加Zn2+(10μmol/L)后,抗氧化酶活性高于对照组与NaCl诱导PCD组。而对H2O2在根尖细胞积累的观测结果显示zn2+的添加能减少H2O2的积累,证明低水平Zn2+(10μ mol/L)能够诱导抗氧化酶活性上升,并抑制活性氧产生。监测该过程中的Ca2+变化情况发现:加锌组与对照组在PCD诱导早期Ca2+水平没有明显差异。对加入10μ mol/L Zn2+后高盐处理Oh,2h,4h,8h的水稻根尖细胞类caspase蛋白酶Os05g0496500进行半定量PCR分析,结果表明:该过程中Os05g0496500转录水平并无明显变化.
   本研究同时建立了另一个PCD模型,即紫外线诱导PCD模型。用水稻根尖细胞制备原生质体,采用UV-C(200-280nm,使用剂量为1×107μ W.S/cm2)照射原生质体,DAPI染色结果发现:原生质体出现明显的染色质凝聚,随照射剂量的增加,凝聚加剧,染色质固缩,显示紫外线诱导了悬浮细胞原生质体PCD,而对照细胞核则呈现均匀明亮的荧光。在上述条件下额外添加Zn2+紫外线处理的原生质体细胞核形态与对照相比基本无变化,细胞核均呈现均匀明亮的荧光;同时添加Zn2+特异螯合剂TPEN后,原生质体细胞核形态在照射剂量为8.57 x105μW.S/cm2时即出现极明显的染色质固缩。
   综合上述研究结果推测:一定水平Zn2+对不同胁迫模式下植物细胞PCD进程的抑制作用具有普遍性.而根据该现象的发生机制的一些初步研究结果,我们认为Zn2+是PCD诱导早期细胞内抗氧化酶保持较高活性所必需的,激活抗氧化酶的活性是其对PCD抑制的可能途径之一。另外,其对PCD的抑制作用还可能存在于对Zn2+依赖型的核酸内切酶的调控以及对类caspase蛋白酶活性的调节。
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