植物根内通气组织形成机理的研究进展.pdfVIP

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2008, 25 2 : 248-253, w w w .chinbullbotany .com .专题介绍. 植物根内通气组织形成的研究进展 * 孔妤, 王忠 , 顾蕴洁, 汪月霞 扬州大学生物科学与技术学院, 扬州225009 摘要 植物能否在湿地或淹涝环境中生长, 很大程度上取决于植物是否具有健全发达的通气组织。在结合形态学和分子生物 学等方面研究的基础上, 概述了植物根内通气组织的形成过程, 主要涉及生理功能、诱导因子和相关酶等, 推测细胞程序性死 亡是溶生性通气组织形成的机理, 乙烯在整体信号转导网络中起关键性中介作用。 关键词 通气组织, 乙烯, 细胞程序性死亡, 根 孔妤, 王忠, 顾蕴洁, 汪月霞 2008 . 植物根内通气组织形成的研究进展. 植物学通报25 , 24 8-2 53 . 通气组织 aerenc hyma 是植物薄壁组织内一些气腔 提供体内的氧气运输通路, 而且还能减少耗氧细胞的数 或空腔的集合。在缺氧条件下 如水淹 , 植物根皮层细 目。利用微电极检测芦苇 Phragmi tes aus tralis 根各 胞会死亡解体, 致使崩溃细胞的径向胞壁聚集在一起, 形 部位的径向氧分压, 发现除中柱内氧水平较低, 皮层细胞 成大的空腔。通气组织提供了一种扩散途径, 减少氧从 氧分压几乎稳定, 根尖以上部位径向氧损失 radial O2 植物地上部向渍水或缺氧根系运输的阻力, 以保证根的 loss, ROL 逐渐下降甚至为零 Armstrong et al. , 2000 。 代谢需要, 对湿生及盐生植物的生长具有重要意义。 这一方面由于氧扩散障碍 外皮层边缘厚壁细胞 的形成 和加强减少了氧向外逸失; 另一方面由于皮层内通气组 1 通气组织的种类 织的形成可增强氧在体内的扩散, 维持组织中适宜的氧 水平, 因而有利于向根尖长距离运输氧, 以保障正常的生 通气组织因植物种类与形成条件的不同可分为溶生性 理功能。 lys igenous 与裂生性 sc hizogenous 2 种 Sc huss ler 在盐生植物根内也存在多个通气道, 畅通的通气结 and Longs t ret h, 1996 。溶生性通气组织源于一些活 构能将植物地上部分获得的氧气迅速输送到根中, 且通 细胞的程序性死亡和溶解, 成熟组织内有残余细胞壁, 由 气道大多位于保护组织内侧。根据通气组织发生的位 土壤水淹或缺氧逆境诱导形成, 如水稻 Oryza s ativa 老 置, 推测其与氧气的可得性有关 辛华等, 2002 。另 根、受淹玉米 Zea mays 和小麦 Tri ti cum aestivum , 外, 植物可以利用通气组织向根际释放氧, 从而缓解根 甚至还存在于一些滨海盐生植物的根中。而裂生性通 际还原性物质对植物的毒害, 起到脱毒作用; 通气组织 气组织在植物发育分化过程中形成, 细胞经过有规律的 还有助于排泄一些有害的代谢废气, 如CH 、CO 、N 4 2 2 分离和分化形成空腔 樊明寿和张福锁, 2002 , 无细胞壁 和 N2 O 等。 残留, 如叶片、叶鞘和胚芽鞘中的通气组织。 3 根内通气组织的形成过程 2 通气组织的功能 根内通气组织是根皮层组织的一种特化形式。从通气 通气组织是植物耐渍、避缺氧的特征表达, 不仅为植物 空腔所占根横切面的比例在根尖以后的较成熟区显著增 收稿日期: 2007- 03- 22; 接受日期: 2007- 06- 13 基金项目: 国家自然科学基金 No.302 70795 * 通讯作者。E-mail: w angz ho ng @y zu .edu .c n 孔妤等: 植物根内通气组织形成的研究进展 249 加的情况看, 通气组织是伴随根细胞衰亡而形成的。另 停止, 细胞间隙增大; 2 皮层细胞衰老并发生自溶, 内含 外, 从根皮层组织在径向上排列成行, 细胞之间连接紧密, 物解体; 3 解体物逐渐消失, 皮层细胞开始收缩、内陷, 而在横向上相邻细胞连接并不紧密的情况看, 中皮层细 当细胞内含物全部消失, 相邻细胞的残留细胞壁叠合, 形 胞只要发生收缩, 细胞间隙便会连成一体, 呈现辐射状通 成似车轮的辐条。 气道。因而, 我们推测通气组织形成的实质是根皮层细 胞衰亡和细胞间隙扩大相结合的结果。禾本科和莎草 4 通气组织形成与调控因子 科植物的根通过溶源机制产生通气组织 S chussler and Longs treth, 1996; 利容千和王建波,