铝胁迫下丹波黑大豆根尖细胞线粒体参与细胞凋亡的研究.pdf

Online system: 农业 生 物 技 术 学 报 Journal of Agricultural Biotechnology 2014, 22(6): 712~719 DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2014.06.006 铝胁迫下丹波黑大豆根尖细胞线粒体参与细胞凋亡的研究 李金金 刘昂 王平 陈丽梅 年洪娟* 昆明理工大学生物工程技术研究中心，昆明650500 * 通讯作者，hjnian@ 163.com 摘 要 细胞凋亡(apoptosis)也称程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)，对于生物体正常发育和 繁殖是必不可少的，也受各种生物和非生物胁迫所调控。铝胁迫是酸性土壤中影响植物生长和限制作物 产量的一个主要因子，铝对细胞的毒害之一是诱导程序性细胞死亡。本研究通过用4,6-二脒 -2-苯 吲 哚(4,6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)染色观察铝胁迫下丹波黑大豆(Glycine max)根尖细胞细胞核和线 粒体中细胞色素c(cytochrome c, Cyt c)含量等的变化。结果表明，铝胁迫下，丹波黑大豆根尖细胞DAPI 染 色后细胞核在细胞边缘聚集，核内的染色质凝聚呈新月状，分布在核内周边，呈致密浓染。大豆根尖细胞 线粒体中的丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量均随着铝处理浓度和时间的增加呈上升趋势，表明大豆根 尖细胞线粒体膜氧化程度增加，膜系统损害更严重。线粒体Cyt c/a 的比值能够反映线粒体内膜上Cyt c 量 的变化。铝胁迫下，大豆根尖细胞线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore, MPTP)不断开 ，线粒体膜电位(ΔΨm) 降低，线粒体膜的完整性被破坏，促使Cyt c 从线粒体内膜上脱落下 来，线粒体中的Cyt c/a 和Cyt c 含量减少，Cyt c 有可能通过线粒体膜从线粒体释放到细胞质中。这些研究 结果从细胞和生理水平揭示了线粒体和Cyt c 在铝诱导丹波黑大豆根尖细胞发生凋亡过程中的作用，进一 步阐明了铝胁迫诱导丹波黑大豆根尖细胞凋亡的过程，加深了铝毒对植物毒害机理的认识。 关键词 丹波黑大豆，铝胁迫，细胞凋亡，线粒体，细胞色素c Root Tip Cell Mitochondria Involvement in Programmed Cell Death Induced by Aluminum Stress of Tamba Black Soybean (Glycine max) LI Jin-Jin LIU Ang WANG Ping CHEN Li-Mei NIAN Hong-Juan* Biotechnology Research Center, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China * Corresponding author, hj nian@163.com Abstract Programmed cell death (PCD) is essential for normal development and reproduction which is also induced by various biotic or abiotic stress. Aluminum (Al) stress is a maj or factor limiting plant growth and yield of crops in acid soils. One of Al toxicity on cells is induced PCD. Whether Al stress causes soybean cell apoptosis is still poorly understood. In this study, 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) staining and content assays of mitochondr