豌豆根边缘细胞对土荆芥挥发油化感胁迫的缓解效应

【作者】 何兵； 汪利沙； 阿的鲁骥； 王亚男； 张红； 马丹炜；

【机构】 四川师范大学生命科学学院； 西南民族大学生命科学与技术学院；

【摘要】 根边缘细胞(root border cells,RBCs)是聚集在根尖周围的一群特殊细胞群,具有保护植物根尖免受多种生物及非生物胁迫的作用。它能向胞外分泌粘液层,调节根际环境,同时,根边缘细胞还是一个外界环境与植物根尖细胞之间的天然屏障,在抵抗逆境环境中对根尖起到一定的保护作用。为了评估根边缘细胞在抵御入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioidesL.)化感作用的作用,本研究以豌豆(Pisum sativum L.)根尖为材料,在保留根边缘细胞和去除根边缘细胞状态下,采用悬空气培养法,研究了用不同剂量(0μL、2μL、4μL、6μL、8μL和10μL)土荆芥挥发油处理不同时间(24h、48h和72h)诱导的遗传毒性,并分析了根边缘细胞对土荆芥挥发油遗传毒性的缓解效应。结果表明:(1)土荆芥挥发油抑制了豌豆幼根的生长。较低剂量的土荆芥挥发油对豌豆幼根的生长无明显影响,但随着处理剂量增加和处理时间延长,幼根生长受到明显抑制,但根边缘细胞是否存在对根长变化的影响不明显;(2)土荆芥挥发油具有明显的遗传毒性,根边缘细胞对其具有一定的缓解效应。在土荆芥挥发油作用下,豌豆根尖细胞有丝分裂指数随着处理剂量增加和处理时间延长而下降,表现出明显的剂量和时间效应。统计各处理组分裂期各时相细胞数发现,前期细胞所占比例较大。高剂量(10μL)72h时,保留根边缘细胞处理组前期的细胞总有丝分裂指数约为低剂量(2μL)处理24h的70%,而去除根边缘细胞处理组则只有50%左右。与保留根边缘细胞处理组相比,较低处理剂量和较短处理时间就会导致除去根边缘细胞处理组豌豆根尖细胞的有丝分裂指数明显下降;土荆芥挥发油诱导了豌豆根尖细胞染色体畸变,如间期微核和分裂期的染色体断片等。各处理时间段均表现为随着处理剂量增加,豌豆根尖细胞的微核率先增加后降低,但均高于对照组。与保留根边缘细胞处理组相比,除去根边缘细胞处理组的微核率较高;(3)DNA Ladder分析表明,土荆芥挥发油未诱导豌豆根尖细胞凋亡。上述研究结果表明,根边缘细胞具有缓解土荆芥挥发油化感胁迫和遗传毒性的效应。更多还原