全 文 ：第 26卷
Vol
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第 2期
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2
山 龙、 大 学 学 报 (自然科学版 )
J O U R NA L O F S HA ND O N G U N I VE R S I TY
1。。 1年 6月
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一一 一~ . `母 ~ ~ . ~ ~ , 叹甲 ` 钾 二~ 一 ,尸以 明 , 二叫 . . 甲 , . . . . . . 明
电流对石防风原生质体质膜C a Z +
通 透 性 的 影 响
戴 群
( 些`物系 )
张 蜀 秋
( 北京农业大学生物学院 )
摘要 本文研究 了电流处理对石 防风原生质体质膜 C a “ 十通透性 的影响 , 并报道
了详细实验结果 , 发现电流 处理能移改变原生质体质膜对 C a Z 千的通透性 。
关键饲 : 石防风 , 原生质体 , 膜电位 , 电流 , 钙离子 , 通透性
c a
“ + 对植物生长发育具有重要作用 , 胞内C a Z+ 浓度的微小变化 ( 0 . 1一 10 , m o l/ L )
就能引起细胞多种生理过程的改变 r ` 〕 。 兵浅们发现 , 电流处理对去壁后原生质 体膜电位
的变化特性产生明显影响 。 进一步的实验表明 , 该影响与质膜对 C a “ 十的通透性有关 。 本
文报道有关研究的结果 。
1 材料和方法
1
.
1 材料制备
石防风 ( p e : ` e e d a 二二 t e ,· e乙f n ,无a c e u : : ( F￡s c几 . ) F f s r乃. e x T二: c : . ) 原生质体的分
离和培养与本教研室李忠谊等人的方法相同 [ 2 1。 原生质体分离 后 , 用。 . Zm 。 1/ L C a CI : ’
洗涤 , 随后用液体培养基悬浮 , 培养基离子成分与文献相同 〔名 ] 。 将 0 . 5 0 1原生质体悬浮
液加入直径 为 3 . s c m 、 装有铂丝电极的培养皿中 , 再加入 0 . 5 m l成份相同 、 含 1 . 2%琼脂
的固体培养基 , 并使原生质体均匀分布 , 密度为 5 x 1 0 4个 / m l 。 操作时的温度为 4 ℃ 。
1
.
2 电流处理
在直径为 3 . sc m 的培养皿底部放咒一圈铂线 作为负电极 ; 皿盖中央的垂直铂丝作
为正电极 , 与皿中的培养基呈点接触 。 铂丝直径为 0 . 2。 二 。 电流大小为0 . 5拜A , 使培养
基中的平均场强为 o . 123 m V c/ m 。 通电流与培养两个过程同时开始 , 电流处理时间的长
短按侮次实验的具体要求而定。 电流处理及处理后的培养在 2 ℃ 、 黑暗条件下进行。
收稿日期 : 19 5 9一 05一 12
2 34 山 东 大 学 学 报 ( 自然科学版 ) 羊 2 6卷
1
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3膜电位测定
使用的 Ag /Ag CI 玻璃微电极 , 尖端直径 0 . 5一 ] .i 二 , 内充 3 m ol 八 J K CI , 电阻 3 ~
1 0M 。 。 详细使川与川〕。等人的方法相同 [ 弓 ] 。
将含原生质体的 0 . 6% 凉脂培养基置于载玻片上 , 一端与作为参考电极的踱产 g CI 银
丝接触 。 原生质体的直径为 5 0~ 10仰 m 。 采用 B M人一 7 ] 01 双路微电极放大器 ( 上 海 第
一医学院制 ) , 在光学显微镜 ( X 2 0 0 ) 下测定原生质体的膜电位 。 测 量 中 , 避免微电
极尖端刺入液泡 。 本文所有图中的实验点 , 均为50 个原生质休膜电位值的平均数 。 每个
实验重复三次 。
本文结果中 , 原生质体膜电位呈现正值 , 与 R .cP su e n等人报道 l均结梁手目同【“ 1。 在实
验中 , 当微电极插入原生质体时 , 会使质膜电阻降低 , 但这不可能改 变膜电 位值的 极
性 。 此外 , 由于培养基中离子浓度较低 , 胞内离子浓度较高 , 微电极插入胞内会产生相
应的电位差 。 实验表明 , 当参考 电极放在 l m m ol / L K CI 溶液中 , 测量电极 由 l m m ol / L
K CI 中换入 o . 15 m ol / L K CI 溶液中时 , 相应的电位差值为 3 m V 。 这一浓度范 围包 括 了
大多数种类值物细胞中的离子浓度 I 七 , 。 ] 。 这可能对测得的膜电位值有影响 , 但 并 不能
解释实验结果中膜电位值的规律性变化 。 因此认为 , 原生质体具有较低的膜电位正值和
/ 或较高的负值 。
2 结果和讨论
图 1是我们测定分离后的石防风原生质体膜电位随培养时间变化的实验结 果 。 从 中
可以看出 , 两种情况的原生质体膜电位 , 在培养过程中都发生较大幅度 的下 降 , 但 用
0
.
5召A 处理 4 小时的原生质体 , 其膜电位快速下降的时间较未处理者延迟约 2 。小时 。 我
们发现 , 该延迟与电流处理时间的长短有一特殊关系 , 有关实验结果如图 2所 示 。 从图
中可 以看出 , 0 .孙 A处理时间少于 3 小时 , 对膜电位在培养过程中的快速下降时间不产
生影响 , 超过 4 小时才出现延迟现象 , 而且超过 3 小时的时间长短对膜 电位值的大小没
有明显影响 , 即对延迟程度没有明显影响 。
因 1 膜电位随培养时间的变化
( A ) 表示没有电流处理的测定结果
( B ) 表示。 . 5粼A处理 4小时的测定结果
F 19
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第 2期 戴 群等 :电流对石防风原生质体膜 Ca Z’ 通透性的影响 23弓
, . . . 口 . . . . . . . .翻 . . . …门闷. . . .两 . . . . 门” , 甲 . ` . 卜 . . 州 . . ` , . . . 户 尸. . . . . . . . 州 . . ` . . . . . 勿. 口 . 门. . . 月. . 创. . . . , . . . . . . . . . . . . . .
图 3 ~ 5分别是我们用 C a Z 十载体 A 2 3一5 7 、 C a Z +通道抑制剂 V e r a p : m i l 和培养基替代
O
.
Zm o l/ L C
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CI
: 洗释原生质体对电流效应影响的三种实验结果 。 从中可以看出 , 在 培
养基中含有 1二 nr ol / L V e r a p : m il 时 , 0 . l5’ A 处理 4 小时使 膜电位快速降低的时间延迟
( 曲线 E ) , 在培养基中含有 1仰 川 o1 / L A 2 31 8 7 ( 曲线 C ) 和用培养菇洗涤原生质体
( 曲线 G ) 的情况下 , 0 . 5那A处理 4 小时没有使膜电位的快速下降时问明显延迟 。
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八、 `节
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图: 膜电位随电流处理时间的变化
所有膜电位值都是在原生质休分离
后培养 30 小时再测定的 .
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图 3 膜电位随培养时间的变化
( A ) 同图 1
( C ) 为 10产m o l / I, A 2 3 1 s 7存在时 0 . 5召A
处理4小时的测定结果 .
( D ) 为 1 0召m 。 1八 A 2 3 15 7 存在时没有电
流处理的测定结果 .
F 19
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图 4 膜电位随涪养时间的变化
( A ) 同图 1 .
( E ) 为一。 二 0 1/ IJ V e r a p a o i l存在时
。 . 5声A 处理 4小时的测定结果 `
( F ) 为 10 m o l / L v e r a p a m i l存在 }{寸
没有 电流处理的测定结果 .
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山 东 大 学 学 报 (自然科学版 )第 26卷
, 口 . . , , . , .口 ` .哪.一 . . . . 州 . . . . . . . . 甲 .
图 5 膜电位随培养时间的变化
( A ) 同图 .l
( G ) 为培养基洗涤原生质体后。 . 5召A
处理4小时的测定结果 .
( H ) 为培养基洗涤原生质体 后没有电
流处理的测定结果 .
F 19
.
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.
A任、盔
对于上述实验结果 , 我们发现可以用质膜的两种状态及其对 C a “ 十通透 J性的不同进行
解释。 0 . 2 m ol / L C : 1C 2洗涤原生质体时 , 使胞内积累一定量的 C a “ 十 , 这些 C a “ 十 在培养
过程中逐渐外流 , 因而影响膜电位。 图 1中的A 曲线是没有电流处理情况下 C a “ 千 外流引
起的膜电位变化的曲线 。 为说明方便 , 我们假设此时质膜的状态为再 且对 C扩十 的通透
性较大 ; B曲线是 0 . 5拜A 处理 4 小时的膜电位变化情况 , 此时质膜的状态 假设为 B , 且
对 C扩 + 的通透性较小 。 0 . 5那A处理 4 小时使膜电位变化曲线快速下降的时间延迟现象 ,
可用电流处理使质膜从 A态变成 B态解释 , 即 B态对 C护年的通透性较 A 态为 小产 生的 结
果 。 据实验结果可以认为 , 电流处理使质膜从刁态变成 B 态是一个积累过程 , 该积累存在
一个网值。 0 . 5拼A处理时间少于多小时 , 积累达不到闺值 , 故无延迟现象产生 , 处理 时
间超过 4 小时则使积累达到闭值 , 使质膜从 A态变成 B态 , 处理时间再长时 , 据 实 验结
果可 以认为 , 质膜的B态不再变化 。 C护牛通道抑制剂 V e r .aP a m i l只抑制C a “ 斗进入细胞 , 并
不抑制C扩十外流 t ’ ] , 所以 V er o p o l n山竹存在不影响 B曲线的出现 。 对于 A 2 3 1 8 7存在的情
况 , 由于 A 2 3 1 8 7的生理作用是平衡质膜两侧的 C扩 + 浓度 〔 昌 1 , 促进胞内 C a Z千外流 , 所 以
尽管此时质膜经过了电流处理 , 但 C a “ 十 仍有较大的外流速度 。 用液体 培养基取代 0 . 2
m 。灯L C a C I : 洗涤原生质体 , 使胞内不能积累一定量的C a “ 卜 , 使 C a “ `对膜电位的变化不
起主要作用 , 所 以虽然质膜经过 了电流处理 , B 曲线 也没有出现快速下降时间的延迟 。
致谢 : 本研究得到北京农业大学生物学院变成后教授的指导 , 特致谢意
参 考 文 献
H e p le r P K a n d R 0 w a 了n e 。 C a l e i u m a z记 p l a n t d e v e l o p m e n t . A n n 。 R e v 。
B i o p h了s 。 B i o e n g , 2 9 8 5 , c : 4凌5 ~ 理76
2 李忠谊 、 陈惠民 . 石防风原生质体再生植株 . 植物学报 , 1 9 8 7 , 29 : 3 54 ~ 3 56
3 李忠谊 , 陈惠民 。 川芍原生质体再生植株 . 植物学报 , 1 986 , 2 8 : 5 0一 5 .通
第 2期 戴 群等 :电流对石防风原生质体膜 a CZ 十通透性的影响 2 37
护 . . ~ ~月 . .一 , . , ` , . .一 内加 ,州. 如. 尸卜 , 户 , . , , . ` 月 . , , . , 护, . . . , 曰 . . . 翎卜 t , . , . , . . . . , , , 曰 . . 协. .口 , . . 尸厂 , ,比 , 洲 . . , ” J . . 、 . 门. 目 . 七` _ , . . 曰 . . . . . 0 . . . 闷翻 ,洲. , 月的` . r n卜 , , 比六 , ` , , . . . ,曰 , . 了李 门. 次. , .尸 r , , , . , , 甲 . , 口, . . .尸 . 护. 内
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