干旱胁迫诱导新疆野苹果和平邑甜茶细胞程序性死亡的研究

本实验以抗旱能力强的新疆野苹果(Malus sieversii (Ledeb) Roem.)和抗旱能力弱的平邑甜茶(Malus hupehensis pamp Reld.)幼苗为试材,用20%PEG 6000模拟干旱处理。通过细胞生物学、生理生化及免疫化学等方法,研究和鉴定了苹果属植物发生细胞程序性死亡的现象。具体实验结果如下: 1、随着干旱胁迫时间延长,新疆野苹果叶片组织中细胞核、线粒体和叶绿体的形态结构变化普遍早于平邑甜茶,并且染色质凝聚并边缘化的程度、线粒体和叶绿体外膜的变化程度也明显大于平邑甜茶;两种苹果叶片海绵组织中各细胞器形态结构发生变化的时间均早于栅栏组织,且变化程度也大于栅栏组织。根的皮层细胞中细胞核、线粒体和高尔基体的形态结构变化时间均早于中柱细胞,且细胞核变形、染色质凝聚并边缘化、线粒体与高尔基体外膜结构变化程度也明显大于中柱细胞。在同一果树种中,根中各细胞器形态结构发生变化的时间普遍早于叶片,并且各细胞器的降解程度也明显大于叶片,该结果类似于其它植物发生细胞程序性死亡时的细胞超微结构变化。因此,细胞超微结构观察可以作为苹果细胞程序性死亡的一种鉴定手段。 2、在20%PEG 6000处理条件下,新疆野苹果DNA、RNA含量的降低均滞后于平邑甜茶;相对电导率的增加晚于平邑甜茶;NBT染色结果显示,新疆野苹果随着处理时间的延长,其着色时间明显延后;叶片萎蔫观察可以看出,新疆野苹果在干旱胁迫下出现重度萎蔫的现象晚于平邑甜茶。通过综合分析后可以推出:干旱处理条件下,苹果叶片的衰老过程中伴随着细胞程序性死亡的发生。 3、由Southern杂交结果可以看出,随着PEG胁迫时间的延长,DNA的断裂程度加重,有DNALadder产生,DNA片段大小约为180bp。实验表明:干旱胁迫条件下,DNA Ladder可以作为早期检测这两种果树体内细胞程序性死亡的生化指标。由蛋白印迹实验可以看出,两种苹果的叶片中都有类Caspase-3蛋白酶,而根中没有。由干旱诱导的苹果细胞程序性死亡过程中类半胱氨酸蛋白酶(Caspase-3)在前期有略微增强表达,后期降解。 总体而言,干旱胁迫条件下,新疆野苹果先发生细胞程序性死亡来应对干旱,其体内防御干旱的机制强于平邑甜茶。