水稻悬浮细胞系的建立及热激和叶绿体组分诱导的细胞程序性死亡初步研究

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细胞程序性死亡(Programmed Cell Death,PCD)与导管和筛管的分化、繁殖、衰老、超敏反应等过程紧密相关。植物细胞PCD可以被一定的外界条件诱导产生,但是植物体中发生PCD的细胞比率小,相对过程短,不利于植物细胞PCD的检测和机制的深入研究,而体外培养体系具有诱导同步率高、诱导量大的特点。水稻是最重要的粮食作物之一,对其PCD方面的研究有着重要意义。本实验从建立稳定的水稻悬浮细胞系及其再生体系开始,在此基础上用热激处理建立了水稻PCD的诱导体系,并初步确定叶绿体的类囊体膜组分能诱导水稻悬浮细胞PCD。 以水稻(Oryza sativa L.)‘中花11’为外植体,在附加2,4-D的MS培养基上诱导愈伤组织,用AA培养基建立悬浮细胞系。改变AA培养基中氮源、肌醇及2,4-D浓度,结果表明,附加5 mg·L-1 2,4-D、100 mg·L-1肌醇和150%AAN(AAN为标准AA培养基中的氮源浓度)时悬浮细胞系的生物产量最高。悬浮细胞经以MS培养基附加3mg·L-1 2,4-D培养成愈伤组织,再筛选适合愈伤再生的培养基配方,结果表明,MS培养基附加0.2mg·L-1 NAA、1.5mg·L-1 CuSO4·5H2O、2mg·L-16-BA和16g·L-1琼脂最适合经过长期继代的悬浮细胞的再生。 水稻悬浮细胞经50℃热激处理1h,再正常培养,可出现典型的细胞凋亡的变化。2%琼脂糖凝胶电泳检测结果显示,50℃处理1h的样品,其基因组DNA被降解形成明显的DNA Ladder,表明热激诱发了DNA的核小体间的断裂,从而表现出典型的PCD的生化特征,利用DAPI荧光染色也观察到细胞质收缩和染色质凝聚等PCD的形态学变化。类囊体膜组分处理水稻悬浮细胞后再正常培养,也可检测到DNA Ladder、细胞质收缩、染色质凝聚等PCD的典型特征,这表明叶绿体的类囊体膜组分可以诱导水稻悬浮细胞发生PCD。
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