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根边缘细胞(Root border cells)是从根尖脱落下来并聚集在根尖周围的一群特殊的细胞,在根际周围起着至关重要的作用,国内外研究表明铝毒对植物影响最快的部位是根尖,而根边缘细胞在根尖产生并聚集根尖周围,因此推测根边缘细胞在根对铝毒响应中起重要作用。硼可以减轻铝毒已经被最近的研究证实,但是具体作用机理不清楚,而细胞壁被认为是缺硼和铝毒作用的主要位点,因此研究不同水平硼铝对根边缘细胞活性及细胞壁多糖的影响,可以更直接阐明缺硼和铝毒机理及硼减轻铝毒程度和作用机理。 利用豌豆根边缘细胞雾化培养装置,本文研究了不同浓度硼铝对豌豆根边缘细胞活性和数量的影响,硼铝对根及细胞壁多糖组分含量变化的影响,揭示硼减轻铝毒的边缘细胞学机理:硼能够稳定根边缘细胞数量和提高细胞存活率;提高硼在细胞壁中的结合位点,增强与细胞壁果胶的牢固结合,减少细胞壁铝离子的结合位点,保持细胞壁的稳定性。具体研究成果分述如下: 1.通过不同硼浓度浸种后测定边缘细胞数量和活性,证实硼可以提高边缘细胞存活率和苗期的硼含量,但在高浓度硼下抑制边缘细胞的产生;而铝也抑制边缘细胞的产生,降低边缘细胞的存活率,而加入硼后可减轻这种作用。 2.通过不同铝浓度处理根边缘细胞,边缘细胞的存活率和数量在铝胁迫条件下明显下降,且铝浓度在50μmol/L时,细胞数量最少,活性最低。表明铝毒对根边缘细胞具有致死效应,这种致死效应在一定浓度范围符合剂量依数性关系,而高浓度时边缘细胞存活率反而升高,这可能与根边缘细胞对铝毒作出的响应—粘胶层增厚有关。 3.铝胁迫下豌豆根边缘细胞果胶糖醛酸含量有所降低,根段细胞壁果胶糖醛酸含量明显提高。根边缘细胞比根尖细胞壁果胶糖醛酸含量高,故对铝的吸附能力较强。加硼处理后,糖醛酸含量增加,KDO增加显著,表明硼减轻铝毒可能通过提高硼与细胞壁RG-Ⅱ结合,稳定细胞壁结构,减少铝与果胶的结合,降低铝的结合位点,阻止铝进入细胞壁。 4.在A1胁迫下豌豆根尖细胞壁果胶、纤维素中糖醛酸及多糖含量均有升高的趋势,降低了根细胞壁的伸展性,加硼处理后,根尖和边缘细胞果胶总糖含量降低,糖醛酸含量增加,表明加硼改善了细胞壁结构,减弱了细胞壁刚性,提高根的伸长。