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植物细胞膜H~+-ATPase对缺磷胁迫的反应差异研究

作　者: 许征宇
导　师: 朱毅勇；徐国华
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 油菜水稻缺磷细胞膜H~+-ATPase 两相法
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

油菜在缺磷时能分泌大量的有机酸。有机酸可以酸化根际土壤,增加土壤中磷的溶解度。白羽扇豆是能够通过产生排根适应缺磷的典型植物,其细胞膜H⁺-ATPase的活性显著高于供磷根系。但是,根系细胞膜H⁺-ATPase活性提高是否就代表着植物对低磷的一种普遍应激反应还有待商榷。油菜根系的质膜H⁺-ATPase活性在缺磷时是否发生变化则到目前为止还不明了。因此,用两相法分离水培油菜根系细胞膜,并测定了细胞膜H⁺-ATPase水解活性。结果如下:1.与供磷植物相比,活体条件下,缺磷处理植株根系大量分泌H⁺并被钒酸盐抑制;缺磷处理植株磷含量明显下降。2.离体条件下,缺磷和对照植株细胞膜H⁺-ATPase的最佳pH值均在6.0左右;缺磷油菜根系细胞膜上H⁺-ATPase水解活性和V_max都有所提高,而K_m和对钒酸盐的敏感性(I₅₀)则降低。3.Western Blot免疫杂交结果说明,缺磷油菜根系细胞膜H⁺-ATPase酶浓度显著高于供磷油菜植株。结果表明,油菜根系细胞膜H⁺-ATPase水解活性升高是其适应缺磷的一种生理机制。通过提高H⁺-ATPase的活性很可以分泌大量氢离子作为有机酸阴离子分泌的伴随离子,两者都有助于活化根际土壤中被固定的磷。目前,关于植物细胞膜H⁺-ATPase对缺磷的适应的研究集中于双子叶植物,而对于单子叶植物根系细胞膜H⁺-ATPase在缺磷时的反应在国内外尚未见报道。因此,以水稻为材料,研究了根系细胞膜上H⁺-ATPase对缺磷的适应机制。用两相法分离供磷和缺磷营养下水稻苗期根系的细胞膜,测定细胞膜上H⁺-ATPase的水解活性。研究结果如下:1.缺磷的水稻根系细胞膜H⁺-ATPase的水解活性和H⁺-ATPase的V_max、K_m均低于正常供磷的植物。但是,两个处理间的I₅₀值并没有显著性差异。2.缺磷的水稻根系细胞膜H⁺-ATPase最佳pH值在6.0而正常供磷植物的在pH 6.4左右。3.Western Blot结果说明,缺磷水稻根系细胞膜H⁺-ATPase酶浓度与正常供磷植物相似。4.本试验结果说明,缺磷水稻根系细胞膜H⁺-ATPase活性低的原因并不是因为其单位细胞膜上的H⁺-ATPase酶分子数量小于正常供磷的植物,而是缺磷水稻根系细胞膜上H⁺-ATPase的同工酶组成发生了改变（K_m降低）。这很可能是缺磷胁迫下,水稻根系细胞膜H⁺-ATPase的一种适应机制。

全文目录

目录  5-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
缩略语  11-12
第一章文献综述  12-21
  1 研究植物磷素营养的意义  12
  2 国土壤磷素状况及挖掘土壤磷的意义  12-13
  3 植物对低磷、缺磷胁迫的响应  13-15
    3.1 低磷缺磷胁迫下植物根系形态的变化  13-14
    3.2 低磷缺磷胁迫下根际pH的变化  14
    3.3 低磷缺磷胁迫对相关酶活性的影响  14-15
    3.4 细胞膜H~+-ATPase与缺磷胁迫诱导的负调节机制相关联  15
  4 细胞膜H~+-ATPase的基本特性  15-19
    4.1 细胞膜H~+-ATPase的结构  16
    4.2 细胞膜H~+-ATPase的生化性质  16
    4.3 细胞膜H~+-ATPase的生理功能  16-19
      4.3.1 产生电化学梯度,提供质子驱动势  17
      4.3.2 参与细胞内pH的调节  17-18
      4.3.3 参与气孔开闭的调节  18
      4.3.4 参与细胞伸长生长的调节  18
      4.3.5 参与植物对逆境胁迫的响应  18-19
  5 缺磷与细胞膜H~+-ATPase关系  19
  6 研究目的和意义  19-21
第二章油菜细胞膜H~+-ATPase适应缺磷胁迫的生理学机制  21-31
  1 材料与方法  21-24
    1.1 油菜水培试验  21-22
    1.2 油菜植株磷含量测定  22
    1.3 油菜根系酸化检验  22
    1.4 细胞膜分离纯化  22-23
    1.5 蛋白质含量测定  23
    1.6 细胞膜H~+-ATPase水解活性测定  23
    1.7 细胞膜蛋白凝胶电泳和免疫印迹试验  23
    1.8 数据分析方法  23-24
  2 结果与分析  24-29
    2.1 油菜地上部和地下部磷含量  24
    2.2 缺磷条件下油菜的生长及根系H~+的分泌  24-25
    2.3 细胞质膜的质膜微囊纯度检测  25-26
    2.4 缺磷油菜根系细胞膜H~+-ATPase活性提高  26-27
    2.5 缺磷油菜根系细胞膜H~+-ATPase的V_(max)和K_m  27-28
    2.6 缺磷油菜根系细胞膜H~+-ATPase的钒酸盐敏感度下降  28
    2.7 缺磷与供磷营养油菜根系细胞膜H~+-ATPase的免疫印迹  28-29
  3 讨论  29-31
第三章水稻根系细胞膜H~+-ATPase对缺磷的反应  31-39
  1 材料与方法  31-32
    1.1 水稻培养  31-32
    1.2 叶片、根系中P含量测定  32
    1.3 水稻根系细胞膜分离  32
    1.4 蛋白质含量测定  32
    1.5 细胞膜H~+-ATPase水解活性的测定  32
    1.6 细胞膜蛋白凝胶电泳和免疫印迹试验  32
    1.7 数据分析方法  32
  2 结果与分析  32-37
    2.1 叶片和根系中P含量  32-33
    2.2 根系细胞质膜纯度检验  33-34
    2.3 缺磷与供磷营养下根系细胞膜H~+-ATPase水解活性的比较  34
    2.4 缺磷与供磷营养水稻根系细胞膜H~+-ATPase的V_(max)与K_m比较  34-36
    2.5 水稻根系细胞膜H~+-ATPase对钒酸盐敏的感度性比较  36
    2.6 缺磷与供磷营养水稻根系细胞膜H~+-ATPase的免疫印迹  36-37
  3 讨论  37-39
第四章全文结论  39-40
参考文献  40-46
致谢  46

植物细胞膜H~+-ATPase对缺磷胁迫的反应差异研究

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