不同離子通道調節(jié)劑對茶樹吸收富集F的Ca2+信號轉導機制的研究.pdf

1、茶樹是F超富集植物，其體內F含量是一般植物的20-30倍。存在于茶葉中的F有40％-90%可溶解在茶湯中，飲茶成為人體攝入F的主要途徑之一。適量攝F有益于人體健康，但攝F過量對人體產生慢性毒害,易導致氟斑牙和氟骨病。有關茶樹吸收F的研究主要集中在影響茶樹吸收F的因素和F在茶樹體內的分布規(guī)律上，但有關茶樹吸收F的途徑及其吸收機制研究較少。本文研究了不同離子通道抑制劑對茶樹吸收富集F的影響及其微觀機制；采用激光共聚焦掃描顯微技術和非損失微測

2、技術分析根尖伸長區(qū)細胞質中靜態(tài)Ca2+含量及Ca2+跨膜運輸?shù)挠绊?；利用酶法和酶?lián)免疫方法分析茶樹根系Ca2+-ATPase活性和細胞中鈣調蛋白CaM(Calmodulin)含量的變化；把非損傷微測技術與酶活性分析方法結合，探究茶樹根系H+-ATPase活性與H+跨膜運輸及膜電位的變化規(guī)律，剖析離子通道調節(jié)劑影響茶樹吸收F的Ca2+信號傳導過程及其微觀機制，為闡明茶樹吸收F的途徑和調控機制提供理論基礎。論文取得以下結果：
　　1、

3、根系離子通道在茶樹吸收F過程中的作用
　　采用溶液培養(yǎng)的方法，研究了離子通道的調節(jié)劑和抑制劑(陰離子、陽離子和水通道)對茶樹吸收富集F的影響。結果表明：不同濃度的陰離子通道調劑Al3+促進了茶樹對F的吸收富集，且當 Al/F=1:10其富集量最大。0.5 mg/L的水通道抑制劑HgCl2略微促進茶樹對F的吸收，而2.0和10.0 mg/L的HgCl2對茶樹吸收F沒有產生顯著影響。10和20μmol/L的陰離子通道抑制劑NPPB(5

4、-nitro-2-(phenylpropylamino)-benzoate)和DIDS(dihydro-4,4-diisothiocyanostilbene-2,2′-disulphonic acid)顯著抑制了茶樹對 F的吸收富集。而NA(niflumic acid)也可抑制茶樹對F的吸收，但不同濃度(0-100μmol/L)處理均沒有達到顯著性水平。陽離子通道抑制劑 TEACl(Tetrathylammonium chloride)

5、對茶樹富集F表現(xiàn)出差異性，TEACl可抑制茶樹對F(Al/F為1:2)的吸收富集；而當Al/F為1:1時，對F的抑制效果不顯著。由此可知，茶樹根系細胞膜上的陰離子通道可能是茶樹吸收F的主要途徑之一。
　　2、Al3+和NPPB對茶樹吸收F及Ca2+/H+-ATPase活性的影響
　　采用溶液培養(yǎng)的方法，研究了Al3+和NPPB對茶樹吸收F的影響及Ca2+/H+-ATPase活性的變化規(guī)律。結果表明：Al3+促進了茶樹對F的吸

6、收，降低了茶樹根部Ca2+-ATPase和H+-ATPase的活性。而NPPB抑制了茶樹對F的吸收，顯著地降低了茶樹根部質膜Ca2+-ATPase的活性(p<0.01)，而提高了茶樹根部總H+-ATPase活性(p<0.01)。這說明Al3+和NPPB調控茶樹對F的吸收富集可能與Ca2+-ATPase和H+-ATPase活性的改變有關。
　　3、Al3+調控茶樹吸收F的信號傳導及機制研究
　　Al3+改變了茶樹根尖伸長區(qū)細胞

7、中靜態(tài)Ca2+含量及Ca2+跨膜運輸。Al3+降低了茶樹根部質膜Ca2+-ATPase活性，使大量Ca2+從細胞質中排出，實現(xiàn)了Ca2+的動態(tài)跨膜運輸。Al3+激活了CaM活性，形成Ca-CaM復合物，提高了茶樹根部質膜H+-ATPase活性，引起細胞膜質子(H+)的跨膜外排，導致細胞膜電位先去極化再反極化，打開了陰離子通道，促進了茶樹對F的吸收富集。
　　4、陰離子通道抑制劑NPPB調控茶樹吸收F的信號傳導及機制研究
　　

8、NPPB調控了茶樹根尖伸長區(qū)細胞中靜態(tài)Ca2+含量及Ca2+跨膜運輸，降低了茶樹根部質膜Ca2+-ATPase活性，使大量Ca2+從細胞質中排出，實現(xiàn)了Ca2+的動態(tài)跨膜運輸，維持細胞質內的低Ca2+水平。NPPB激活了CaM活性，形成Ca-CaM復合物。同時NPPB提高了茶樹根部質膜H+-ATPase的活性，促進了細胞膜質子(H+)的跨膜外排，導致細胞膜電位去極化，從而關閉了陰離子通道，抑制了茶樹對F的吸收富集。而質子泵H+-ATPa

9、se活性不受Ca-CaM的直接調控。
　　5、陰離子通道抑制劑DIDS調控茶樹吸收F的信號傳導及機制研究
　　DIDS改變了茶樹根尖伸長區(qū)細胞中靜態(tài)Ca2+含量及Ca2+跨膜運輸，并降低了茶樹根部質膜Ca2+-ATPase的活性，促進了胞內Ca2+的動態(tài)跨膜運輸。DIDS激活了CaM活性，形成Ca-CaM復合物，使茶樹根部質膜H+-ATPase活性被激活，減少細胞膜質子(H+)的跨膜外排，造成細胞膜內外電勢的差異，導致細胞膜