李隼

内容简介：

1  镉处理对水稻植株生长状态和钾离子吸收的影响

土壤中重金属镉的含量起伏很大, 变化范围大致在0.001~5 mmol·L-1之间。我们选择50 mmol·L-1作为镉的处理浓度来检测镉对水稻幼苗生长的影响。如图1所示, 50 mmol·L-1 CdCl2处理7 d极显著抑制了水稻地上部的生长(P<0.01), 叶片叶绿素含量显著降低(P<0.01), 植株整体呈现出黄萎现象, 说明该浓度的CdCl2对水稻植株的生长具有明显的毒害作用。ICP分析表明, 镉处理后水稻植株体内钾离子含量明显降低(P<0.01), 其中根部降低幅度大于地上部(图2)。

 

2  镉处理对水稻根毛细胞表面K＋流动的影响

为进一步探讨镉影响水稻植株中钾离子含量的原因,我们采用非损伤微测技术检测了50 mmol·L-1 CdCl2处理对水稻根毛细胞表面K＋流动的影响。如图3所示, 浴液中加入CdCl2后, 根毛细胞表面K＋的流动发生显著逆转, K＋表现出明显的外排现象。

3  镉处理对水稻根毛细胞膜电势的影响

我们检测了根毛细胞膜电势对镉处理的响应。结果显示, 将达到稳定状态后的系统浴液中镉浓度由0逐渐升至50 mmol·L-1 (浓度改变在5 min内完成), 结果造成了细胞膜明显的去极化; 大约15 min后, 细胞膜电势达到稳定状态, 此时根毛细胞膜电势由-(110±7) mV升至-(73±4) mV (n=8) (图4-A)。用不含镉的浴液清洗组织可以使膜电势重新恢复到原始水平, 表明镉对水稻根细胞膜电势的去极化作用是可恢复的(图4-B)。

4  镉处理对水稻根毛细胞钾离子通道活性的影响

我们采用全细胞膜片钳技术记录了镉对水稻根毛细胞跨膜K＋电流的影响。如图5-A所示, 在全细胞step记录模式下, 命令电压以20 mV的越阶从-190 mV增至90 mV, 水稻根毛细胞原生质体的跨膜钾通道电流表现出了良好的内向整合性。浴液中加入50 mmol·L-1 CdCl2显著抑制了内向钾电流的大小, 在-190 mV的命令电压刺激下, 镉处理使得细胞内向钾电流密度从-(22.0±2.3) pA·pF-1减小到-(12.5±1.1) pA·pF-1 (图5-D, n=12), 与此同时, 细胞出现了明显的外向钾电流活性(图5-B)。

 

【具体内容参见 《植物生理学报》 2011年5月 第47卷 第5期 】