一氧化氮(NO)调节白皮松花粉管生长和细胞壁构建的研究
Contribuinte(s) |
林金星 郝怀庆 |
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Data(s) |
2008
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Resumo |
花粉管是种子植物受精过程中的雄性生殖单位载体,具有典型的顶端极性生长特点,因此成为近年来研究植物细胞间相互识别、胞内外信号传递的模式系统。裸子植物花粉管与被子植物花粉管相比具有萌发时间长、生长缓慢等特点。一氧化氮(NO)作为一个重要的胞内信号分子,参与调节植物生长发育和多种生理过程,但是,有关NO对花粉管生长的作用机制目前尚不清楚。本研究以裸子植物白皮松(Pinus bungeana)花粉为材料,应用不同浓度的NO释放剂SNAP和SNP, NO清除剂cPTIO和哺乳动物一氧化氮合酶抑制剂L-NNA处理,对白皮松花粉萌发和花粉管伸长进行了细胞学研究,从而为进一步揭示NO调控裸子植物花粉管生长机理提供参考。 本论文首先研究了NO释放剂、清除剂及NOS抑制剂对白皮松花粉萌发和花粉管生长的影响。结果显示,SNAP和SNP能够促进白皮松花粉萌发和花粉管伸长,并具有浓度效用,但对其花粉管的形态特征无明显影响;cPTIO和L-NNA能够抑制白皮松花粉萌发和花粉管生长,并且具有浓度效应,同时还可使花粉管顶端膨大呈球形,并丧失花粉管的极性生长。运用NO特异探针DAF-2DA标记显示,SNAP和SNP处理可促进花粉管胞内NO产生;经cPTIO和L-NNA处理后,花粉管内荧光强度比对照花粉管明显减弱。上述结果表明,NO参与裸子植物花粉管极性生长,并且适量NO可以促进花粉管的生长。 用显微注射技术将Ca2+特异探针注射入白皮松花粉管,以检测白皮松花粉管胞内Ca2+浓度梯度。结果显示,SNAP和SNP处理后,NO荧光增加的同时,花粉管顶端Ca2+浓度梯度增加。与此相反,cPTIO和L-NNA处理后,NO荧光降低的同时,花粉管顶端Ca2+浓度梯度也相应降低。应用非损伤微测技术测定花粉管胞外Ca2+内流,结果显示,SNAP和SNP促进胞外Ca2+内流,而cPTIO和L-NNA则抑制胞外Ca2+内流。据此,我们推测,在白皮松花粉管中,NO可能通过调节胞外Ca2+内流来调节胞内Ca2+浓度梯度,然而,我们不能排除在NO信号传递过程中,胞内Ca2+库可能影响胞内Ca2+浓度梯度。 通过微丝特异探针标记的白皮松花粉管显示,SNAP和SNP可使花粉管顶端细微丝束解聚,而cPTIO和L-NNA处理后,花粉管中微丝聚合,尤其在花粉管顶端形成粗的微丝束,并一直延伸到花粉管的最顶端。结合上述Ca2+结果,我们认为,经NO处理后,白皮松花粉管微丝骨架的动态变化,可能是通过Ca2+浓度来进行调控的。通过FM4-64探针标记显示,正常生长白皮松花粉管胞吞作用主要集中在顶端和亚顶端,并且形成倒“V”形的分布模式,SNAP与SNP处理后荧光分布模式与对照花粉管类似,但达到饱和所用时间相对较短;而L-NNA处理后顶端膨大丧失极性的花粉管,荧光分布在膨大花粉管靠近质膜的区域,未见倒“V”形分布模式;经L-NNA处理后,顶端没有膨大的花粉管,荧光几乎均匀分布于整个花粉管,并且L-NNA处理后达到饱和的时间较对照长。上述结果表明,适量NO能够促进白皮松花粉管胞吞。 免疫抗体标记技术分析发现,对照花粉管的酯化果胶质和AGPs都集中在顶端,酸性果胶质分布在侧壁,胼胝质均匀分布在整个花粉管壁上。L-NNA处理后的花粉管,在其顶端出现酸性果胶和酯化果胶,以及有胼胝质积累,而AGPs则分布在花粉管的基部。运用傅里叶红外光谱技术(Fourier Transform Infared Spectroscopy, FTIR)技术分析白皮松花粉管顶端细胞壁成分,结果显示,SNAP处理后花粉管顶端酯化果胶增加而酸性果胶降低;与之相反,经L-NNA处理后的花粉管,其顶端酯化果胶降低而酸性果胶增加。 综上所述,在白皮松花粉管中,NO促进胞外Ca2+内流,从而维持胞内Ca2+浓度梯度,进而影响花粉管顶端微丝骨架的组装,促进囊泡运输,使花粉管顶端酯化果胶累积,最终促进花粉管的正常生长。 |
Identificador | |
Idioma(s) |
中文 |
Fonte |
王玉花.一氧化氮(NO)调节白皮松花粉管生长和细胞壁构建的研究.[中科院植物所 博士 学位论文].2008.资料索取号:BS/:42/2008 |
Palavras-Chave | #植物学 #一氧化氮 #细胞壁 #花粉管 #钙内流 #微丝 #nitric oxide #cell wall #pollen tube #calcium influx #actin filaments |
Tipo |
学位论文 |