海馬齒鹽適應(yīng)細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、蛋白變化及耐鹽基因功能初步研究.pdf

1、海馬齒(Sesuvium portulacastrum L.)是一種生長在熱帶、亞熱帶鹽灘涂地的肉質(zhì)草本植物,在淡水栽培和海水栽培條件下均能生長良好,并完成生活史。
　　 本研究以淡水栽培和海水栽培3個月的海馬齒植物為材料,從葉和莖的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)變化、葉肉細胞超微結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)積累、離子微區(qū)分布、比較蛋白質(zhì)組學(xué)等對海馬齒植物的耐鹽適應(yīng)性進行了比較。并從海馬齒植物的基因組中分離了三個與耐鹽相關(guān)的新基因(STRG152)的同源基因,并

2、對其功能在酵母菌和遺傳模式植物擬南芥中進行了初步的分析。結(jié)果如下:
　　 1.海馬齒在海水栽培條件下,葉片增厚,葉表皮細胞層中薄壁細胞體積變大,且向外凸出形成泡狀細胞。我們推測這些細胞主要是吸收水分,稀釋被運輸?shù)饺~片表皮層的鹽濃度。
　　 2.海水栽培的海馬齒葉肉細胞質(zhì)膜明顯向內(nèi)折疊,出現(xiàn)大量大小、形狀各異的質(zhì)膜突起,以及質(zhì)膜片層;而淡水栽培的海馬齒葉肉細胞質(zhì)膜向內(nèi)折疊不明顯,質(zhì)膜突起少見。
　　 3.海水栽培的

3、海馬齒植物葉肉細胞葉綠體變小、數(shù)量增多;形狀變短,由腎形、梭形或弓形變成橢圓形或一端膨大的不規(guī)則形狀;葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)清晰完整,垛疊程度增加,葉綠體沒有受到明顯傷害;葉綠體中淀粉粒數(shù)量增多,體積變大,淀粉粒表面出現(xiàn)皺褶,形狀由長橢圓型變成短橢圓形或不規(guī)則形狀,電子云密度變低;葉綠體上脂質(zhì)體增多且體積變大。
　　 4.海水栽培的海馬齒葉肉細胞線粒體數(shù)目增加,體積變小,形狀由淡水處理的棒狀和球狀變成橢圓狀和球狀,線粒體結(jié)構(gòu)保持完整

4、,線粒體嵴清晰,外膜模糊,受到傷害;而淡水栽培的海馬齒葉肉細胞線粒體輪廓清晰,嵴清晰。
　　 5.淡水栽培的海馬齒植物莖中Na元素比葉中Na元素要高,而海水栽培的海馬齒葉片中的Na元素比莖中Na元素要高;在鹽脅迫下,Na元素在葉片的表皮、柵欄組織和貯水組織中均大量增加,各部分增加的比例基本相等;而海水栽培的海馬齒莖中Na元素相對于淡水栽培的海馬齒莖中的Na元素也有所增加,各部分增加的比例髓細胞相對于表皮和維管束系統(tǒng)要高。

5、　　 6.海馬齒植物,Na+的毒害,沒有減少植物對K+離子的吸收,反而增加了它在海馬齒莖中的含量,所以海馬齒植物在鹽脅迫條件下,植物不會因為缺K+而受到傷害。
　　 7.鹽脅迫條件能使氯元素含量在莖和葉Na元素增加的組織中增加較多;在莖的微管系統(tǒng)中基本保持不變,但在莖的髓細胞和葉的表皮細胞層中Cl元素增加較多。我們推測氯元素在海馬齒中的作用為中和陽離子,增加滲透壓使細胞吸水,促進海馬齒葉片肉質(zhì)化。
　　 8.海水栽培的

6、海馬齒莖中的薄壁細胞顆粒狀和膜狀物質(zhì)增多;蛋白質(zhì)類物質(zhì)在葉片中各組織中積累增加,但在莖中增加不是很明顯。
　　 9.淡水栽培和海水栽培的海馬齒植物差異蛋白點以表達量正負2倍為標準,海水栽培的海馬齒蛋白質(zhì)表達有約13.3％的下調(diào),有約15.7％的上調(diào),通過MALD-TOF-MS和MALD-TOF-TOF-MS分析表達差異在±2.5倍的蛋白質(zhì)點,共鑒定出73個蛋白質(zhì),這些蛋白質(zhì)可以分成11類。(I)8個脅迫相關(guān)蛋白;(ii)25個光

7、合作用相關(guān)蛋白;(iii)6個能量代謝相關(guān)蛋白;(iv)10個碳代謝相關(guān)蛋白;(v)4個轉(zhuǎn)錄、翻譯相關(guān)蛋白;(vi)4個抗氧化酶類;(vii)6個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白;(viii)2個細胞骨架蛋白;(ix)2個生長發(fā)育相關(guān)蛋白;(x)5個功能不清楚蛋白;(Ⅺ)1個核酸代謝相關(guān)蛋白。
　　 10.從海馬齒植物基因組中分離了3個STRG152同源基因,命名為SRTG152-Ⅰ,SRTG152-Ⅱ和SRTG152-Ⅲ并登陸(GenBank