壁膜粘著參與植物細胞響應機械應力的實驗研究.pdf

1、完整的植物植株能在一定范圍內通過調整生長速率、改變形態(tài)、產生向性等方式避免不利的或非正常的物理環(huán)境對自身造成傷害，這是植物的運動方式之一。那么，離體的植物單細胞在外加機械應力作用下能否進行“運動”呢?如果會的話，其運動方式是怎樣的呢?機械應力又是以什么途徑傳達這種運動指令，需要哪些細胞成分和結構的參與呢?如果這些問題得以回答，那么我們其實得到了一個關于機械應力信號傳導機制的解釋。這是不同于化學信號傳導通路的一種新的信號傳導體系。在動物細

2、胞研究中，已就這種機械信號傳導機制作了比較深入的研究，取得了很多有影響的研究成果。而在植物方面，這個領域的研究相對比較薄弱。因此，本文試通過合理的實驗設計對植物細胞應力響應過程加以剖析，對涉及的分子或結構進行初步確定，以期能對植物細胞應力響應機制作出比較合理的、初步的描述。 本文采用了一種計量精確、操作方便的體外機械應力加載裝置對低溶點瓊脂糖包埋的菊花單細胞進行單向的體外機械應力加載實驗，對植物單細胞在外界應力刺激下的分裂方向的

3、變化進行了研究。結合RGD多肽輔以溫和質壁分離的方法對細胞進行壁膜連接中斷處理，再以細胞骨架藥物細胞松弛素B和秋水仙素對微絲、微管進行阻斷，就兩個可能的應力響應關鍵環(huán)節(jié)進行實驗論證。 主要實驗結果如下： 1通過機械應力加載和培養(yǎng)后統(tǒng)計分析比較加載組和對照組細胞形態(tài)，主要以伸長細胞的長軸與應力加載方向間的夾角為比較對象，揭示出植物單細胞在單向機械應力加載條件下有沿垂直主應力方向進行分裂的趨勢；采用Calcofluor進行細

4、胞壁熒光染色，比較加載組和未加載組以及GRGDS五肽處理組發(fā)現(xiàn)經過應力加載會造成植物細胞壁增厚現(xiàn)象，而GRGDS五肽處理組細胞壁增厚不明顯，但細胞質出現(xiàn)很大程度皺縮，并且皺縮部分出現(xiàn)明亮熒光?？梢哉f明GRGDS五肽擾亂了正常的細胞壁膜連接。 2用GRGDS五肽處理后實施加載，培養(yǎng)4天后同樣以夾角為對象分析細胞形態(tài)，進行統(tǒng)計比較，結果顯示經壁膜連接阻斷處理的細胞夾角與細胞數(shù)量間的相關性消失，說明壁膜中斷處理后細胞無法再響應外加機械

5、應力，證明這種有關RGD識別的細胞壁膜連接確實參與了植物細胞對機械應力的響應過程。 3采用細胞松弛素B和秋水仙素阻斷細胞骨架后實施機械應力加載，經統(tǒng)計分析顯示，骨架藥物處理也抑制了細胞對機械應力的響應，其夾角與所對應的西部數(shù)量間無顯著相關性。說明細胞骨架對于植物細胞響應外加機械應力同樣不可缺少。 綜合以上實驗結論，并考慮到壁膜連接和細胞骨架在細胞中的位置，參考相關結構在動植物中的其它研究數(shù)據(jù)，我們可以初步描述出外界機械應