淹水脅迫及白粉病菌誘導(dǎo)小麥根細(xì)胞程序化死亡的研究.pdf

1、濕害是長江中下游麥區(qū)常見的自然災(zāi)害，嚴(yán)重地影響了小麥（Triticum aestivum L．）的生長和產(chǎn)量。目前，關(guān)于淹水誘導(dǎo)小麥根通氣組織形成中的細(xì)胞程序化死亡（programmed cell death，PCD）報道較少。本研究以華麥8號（Triticum aestivum L．cv． Huamai8）幼苗為材料進行淹水處理，采用DNA瓊脂糖凝膠電泳、TUNEL標(biāo)記和透射電子顯微術(shù)檢測根皮層細(xì)胞的PCD特征，采用特異熒光染色檢測根

2、中活性氧（reactive oxygen species，ROS）及Ca2+的積累。證明淹水誘導(dǎo)的小麥根通氣組織形成是一個根皮層PCD的過程，并且ROS及Ca2+參與了通氣組織的形成。主要結(jié)果如下：
　　 1．淹水脅迫下，小麥根皮層部分細(xì)胞發(fā)生了PCD。具體有如下特征：細(xì)胞核DNA斷裂并呈現(xiàn)laddering條帶、染色質(zhì)凝集、核膜降解、線粒體內(nèi)嵴膨脹和降解、細(xì)胞壁電子密度下降等。
　　 2．淹水誘導(dǎo)的小麥根PCD在發(fā)生部

3、位和細(xì)胞死亡率上都受到了嚴(yán)格調(diào)控。具體表現(xiàn)在：淹水誘導(dǎo)的PCD僅僅發(fā)生在皮層中，中柱細(xì)胞不受淹水影響；淹水誘導(dǎo)的PCD在淹水1.5-48 h內(nèi)大量發(fā)生，并且細(xì)胞死亡率保持在相對穩(wěn)定的水平（18％-33％）；通氣組織形成后細(xì)胞死亡降到很低的水平（1％）。
　　 3．ROS和Ca2+均在核DNA發(fā)生斷裂之前開始積累，在通氣組織形成中表現(xiàn)出明顯的時空變化：ROS和Ca2+熒光最先出現(xiàn)在內(nèi)皮層中，隨后出現(xiàn)在外皮層等部位，最后在整條根中都

4、有較強的ROS和Ca2+熒光。二者可能參與和介導(dǎo)了皮層細(xì)胞PCD過程。
　　 4．淹水嚴(yán)重影響了小麥根系生長。淹水脅迫對初生根生長一直表現(xiàn)為抑制，但對次生根生長表現(xiàn)為淹水前期的抑制和淹水后期的促進。另外，淹水不但誘導(dǎo)了小麥根通氣組織的形成，還誘導(dǎo)了根細(xì)胞壁的加厚。
　　 小麥白粉病是由白粉病菌（Blumeria graminis f．sp．tritici）引起的一種世界性小麥病害。目前，關(guān)于白粉病菌誘導(dǎo)小麥系統(tǒng)性細(xì)胞程序

5、化死亡（systemic programmed cell death）的報道較少。本研究采用小麥白粉病菌感染華麥8號幼苗葉片和剪葉2個處理，用DNA瓊脂糖凝膠電泳、TUNEL標(biāo)記和透射電子顯微術(shù)檢測根細(xì)胞的PCD特征，采用特異熒光染色檢測根中ROS及Ca2+的積累。證明白粉病菌和剪葉處理均可誘導(dǎo)小麥根發(fā)生PCD，其中白粉病菌誘導(dǎo)的小麥根系PCD是一個系統(tǒng)性PCD的過程，并且ROS及Ca2+參與了該過程。主要結(jié)果如下：
　　 1．

6、小麥感染白粉病菌導(dǎo)致的根系（包括皮層和中柱）PCD表現(xiàn)為如下特征：細(xì)胞核DNA發(fā)生斷裂并且呈現(xiàn)laddering條帶、染色質(zhì)凝集并邊緣化、核周腔部分?jǐn)U大和核膜降解等。根中沒有發(fā)現(xiàn)白粉病菌感染跡象，所以白粉病菌誘導(dǎo)的小麥根PCD是一個系統(tǒng)性PCD的過程。
　　 2．感染白粉病菌的小麥與剪葉處理相比，呈現(xiàn)葉片變窄、莖稈變細(xì)、根細(xì)胞壁增厚、根細(xì)胞死亡率很高、ROS和Ca2+熒光很強等特點。剪葉處理誘導(dǎo)的根PCD是因為根系缺少光合同化物