全 文 : [收稿日期] 2013-11-14;2014-09-11修回
[作者简介] 李春玲(1987-),女,在读硕士,研究方向:真菌生理与发酵工艺。E-mail:llixiaojiao@163.com
*通讯作者:陈有君(1961-),男,教授,从事微生物生理与发酵工艺研究。E-mail:cyoujun@sina.com
[文章编号]1001-3601(2014)10-0623-0167-04
盐胁迫下褐环粘盖牛肝菌(sp9)质膜ATPase的活性
李春玲,陈有君*,李国光,孙 琳,黄 蕾
(内蒙古农业大学 生命科学学院,内蒙古 呼和浩特010018)
[摘 要]为探明褐环粘盖牛肝菌调节高盐的培养机理,通过设置不同pH培养条件,研究了盐胁迫对
褐环粘盖牛肝菌(sp9)质膜 ATPase活性的影响。结果表明:在初始pH4~6.5条件下,添加100mmol/L
NaCl组菌丝细胞质膜的 H+-ATPase、K+-ATPase和Ca2+-ATPase活性都较对照组有一定程度的升高,培
养基pH比对照组下降幅度大,且在初始pH5.5~6.5时其活性变化更明显。一定浓度的NaCl,会对不同
pH培养的褐环粘盖牛肝菌生长代谢产生影响,且会通过 H+-ATPase、K+-ATPase、Ca2+-ATPase、载体和
各种离子通道蛋白协调启动自身调节机制,以缓解外界对其造成伤害。
[关键词]褐环粘盖牛肝菌;ATPase活性;NaCl;盐胁迫
[中图分类号]S646.3 [文献标识码]A
Efect of Diferent NaCl Stress on ATPase Activity of Plasma
Membrane of Suilus luteus(sp9)
LI Chunling,CHEN Youjun*,LI Guoguang,SUN Lin,HUANG Lei
(College of Life Sciences,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot,Inner Mongolia 010018,China)
Abstract:The ATPase activity of plasma membrane of Suillus luteus was determined under different
NaCl stress to study the effect of different NaCl stress on ATPase activity of plasma membrane of Suillus
luteus.The results showed that H+-ATPase,K+-ATPase and Ca2+-ATPase activity of mycelium plasma
membrane of Suillus luteus cultured on the medium with adding 100mmol/L NaCl is higher than CK under
initial pH 4~6.5to some degree,and pH of the medium with adding NaCl significantly decreases
compared with CK,especialy change of the ATPase activity is obvious under initial pH 5.5~6.5.Certain
NaCl concentration has the effect on growth and metabolism of Suillus luteus cultured on media with
different pH but the damage from the environment can be aleviated by the autogenous regulation
mechanism started by coordination of H+-ATPase,K+-ATPase,Ca2+-ATPase,vectors and different ion
channel protein
Key words:Suillus luteus;ATPase activity;NaCl stress
褐环粘盖牛肝菌〔Suillus luteus(L.:Fr.)
Gray〕,别名土色牛肝菌、褐环乳牛肝菌和黄乳牛肝
菌。该菌不仅有很高的食用价值和药用价值,而且
是一种优良的外生菌根真菌,可极大提高宿主植物
对不良环境(寒冷、高温、干旱、过湿、高盐以及含有
过量有毒物质)的适应能力[1-2]及抗盐碱胁迫[3],促
进寄主植物的生长。菌根真菌可改善盐渍胁迫植物
生长被抑制的状况,其机理主要是菌根真菌可以增
加宿主植物磷等主要矿质营养元素的含量,其侵染
宿主植物后通过增加根的吸收面积来增加植株对水
分的吸收,改善宿主植物体内的各种离子平衡,降低
植物体内的Na+和Cl-的相对比例[4],减轻细胞质
膜和酶的损伤程度,从而保证植物在盐胁迫下正常
生长。H+-ATPase通过可逆浓度梯度转运氢离子
的膜整合糖蛋白转运氢离子。其能水解 ATP产生
能量,并把细胞质内的 H+泵出膜外,产生跨膜pH
梯度和电势梯度,形成质子电化学势△pH,供细胞
生长。质膜 H+-ATPase的活性受 K+ 刺激[5],而
Ca2+参与了质膜 H+-ATPase活性的磷酸化调节,
是 细 胞 内 重 要 的 第 二 信 使[6],所 以 质 膜
H+-ATPase、K+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的
变化及调节与植物抗盐性之间存在直接或间接的关
系。近年来,已有对该菌在盐胁迫下生物量变化方
面的研究报道[3],但在酶活方面的研究报道甚少。
为此,通过研究 NaCl对褐环粘盖牛肝菌细胞质膜
ATPase活性的影响,以探明其调节高盐的培养机
理,进一步完善褐环粘盖牛肝菌(sp9)的研究体系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 菌种 褐环粘盖牛肝菌(sp9),由内蒙古农
业大学菌根实验室提供,用Pachlewski固体培养基
培养后备用。
1.1.2 Pachlewski液体培养基(1 000mL) 麦芽
汁15mL,酒石酸铵2.5g,KH2PO41g,MgSO4·
7H2O 0.5g,无水葡萄糖20g,柠檬酸铁3mL,微量
贵州农业科学 2014,42(10):167~170
Guizhou Agricultural Sciences
元素1.0mL,VB1 .0mL。
1.2 试验方法
1.2.1 褐环粘盖牛肝菌的培养 选用生长
8~10d的固体菌种,在装有50mL Pachlewsk培
养基的150mL三角瓶中接入6块6mm的菌块,
25℃静置培养10d后,转接在pH为4.0、4.5、5.0、
5.5、6.0和6.5的培养基中,每个pH 设0、100
mmol/L 2个 NaCl浓度,每个处理3次重复,25℃
静置培养4d。
1.2.2 培养基pH 的测定 将菌丝捞出后,用
PHS-3B精密pH计测定pH值。
1.2.3 草酸测定 采用分光光度法[7],将前述培
养转接4d后菌丝的培养基滤液吸取5mL于7mL
离心管中,在添加0.5mL的0.5mol/L CaCl2溶
液,4℃冰箱中贮存过夜,沉淀培养基中的草酸,离心
分离草酸钙后,再用5mL HCl溶解,用5%的三氯
化钛溶液显色,在400nm波长下测定草酸量。
1.3 酶活测定
1.3.1 质膜制备 参照郭奇梅等[8]的方法进行,
菌丝经蒸馏水清洗后,按1g鲜重菌丝加2mL研磨
液 (25 mmol/L Tris-mes,50 mmol/L 蔗 糖,3
mmol/L PVP,3 mmol/L EDTA,5 mmol/L
EGTA,5mmol/L 抗坏血酸,5g/L 牛血清蛋白,
100g/L 甘油);使用时添加1mmol/L DTT 和
1mmol/L PMSF研磨,滤液在1 000r/min。下离
心5min,取上清液在8 000r/min离心10min取上
清,上清液在120 000r/min离心30min弃去上清
液取沉淀,沉淀用悬浮液 〔5 mmol/L Tris-Mes
(pH7.2),5mmol/L KCl,250mmol/L 蔗糖,100
g/L甘油〕悬浮,得微粒体。将制得的微粒体平铺于
浓度梯度为220g/L、340g/L和450g/L的蔗糖
上,于7 000r/min离心20min,取蔗糖溶液界面处
的细胞膜组织,将收集到的部分加纯膜提取液,于
130 000r/min离心20min,弃上清,取沉淀,用纯膜
悬浮液悬浮备用,以上操作均在4℃的环境中进行。
1.3.2 H+-ATPase 反应液:50mmol/L Tris-
Mes(pH6.5),3mmol/L MgSO4,50mmol/L KCl,
1mmol/L NaN3,0.1mmol/L Na2MoO4,50mmol/
L NaNO3,0.02%(w/v)Triton X-100,膜蛋白20~
50μg,用20mmol/L的 ATP-Na2启动反应。酶反
应体系在37℃水浴中保温30min,用钼酸铵-硫酸
中止反应,添加 Fiske&Subbarow 试剂显色 40
min,在紫外可见分光光度计660nm波长处比色,
测定无机磷的释放量[9]。
1.3.3 K+-ATPase 反应液:0.25mol/L蔗糖,
25 mmol/L Hepes-Tris (pH7.5),1 mmol/L
NaN3,50mmol/L NaNO3,0.1mmol/L钼酸胺,
3mmol/L ATP-Na2,0.1mmol/L EDTA,0.05%
(w/v)Triton X-100,3 mmol/L KCl,膜 蛋 白
20~50μg。以20mmol/L ATP-Na2的添加启动反
应[10],37℃保温30min,终止反应后测定无机磷的
释放量。
1.3.4 Ca2+-ATPase 参照郝鲁宁等[11]的方法,
反应液:0.25mol/L蔗糖,25mmol/L Hepes-Tris
(pH7.5),1mmol/LNaN3,0.1mmol/L钼酸胺,
0.1mmol/L EDTA-Na2,3 mmol/ L ATP-Na2,
0.02%(w/v)Triton X-100,膜蛋白20~50μg。以
20mmol/L ATP-Na2的加人启动反应,37℃保温
30min,终止反应后测定无机磷的释放量。
2 结果与分析
2.1 NaCl对培养基pH及草酸分泌量的影响
从图1A可知,未添加NaCl组的培养基pH都
较初始值降低,且在pH5.5时下降幅度最大,说明
此菌在pH5.5时分泌的草酸较多。添加NaCl组的
培养基pH 值也有明显的下降,但随着初始pH 的
增大,下降幅度也增大,且在初始pH 相同时,下降
幅度大于不加NaCl组。说明,在外界高NaCl培养
下,该菌分泌的草酸量增加,且在高pH下增加量更
大。图1B表明,未添加 NaCl组的培养基pH 在
4.0~6.0范围内草酸分泌量随pH升高而升高,在
-2.5
-1.5
-0.5
0.5
-2
-1
0
3.5%%%%%%%%%%4.0%%%%%%%%%%%4.5%%%%%%%%%%5.0%%%%%%%%%%5.5%%%%%%%%%%%6.0%%%%%%%%%%6.5%%%%%%%%%%7.0
0 100%NaCI/(mmol/L)
pH
下
降
值
pH
%d
ec
re
m
en
t
初始 pH值
Initial%pH
(10.0)
10.0
30.0
50.0
70.0
90.0
110.0
130.0
草
酸
分
泌
量
/(m
g/
m
L)
Ox
al
ic
%se
cr
et
io
n
3.5%%%%%%%%%%4%%%%%%%%%%%%4.5%%%%%%%%%%%%5%%%%%%%%%%%%5.5%%%%%%%%%%%%6%%%%%%%%%%%6.5%%%%%%%%%%%%7
初始 pH值
Initial%pH
A
B
图1 添加NaCl后培养基pH及草酸分泌量的变化
Fig.1 Effects of adding NaCl on pH and oxalic secretion
of the medium
·861·
贵 州 农 业 科 学
Guizhou Agricultural Sciences
pH6.0 左 右 分 泌 量 最 大,达 101.63 mg/L;
pH6.0~6.5草酸分泌量呈下降趋势。添加NaCl组
培养基pH变化趋势与不加NaCl组基本一致,但相
同pH条件下,添加NaCl组草酸分泌量明显高于未
添加组。说明,一定浓度NaCl能促进草酸的分泌。
2.2 H+-ATPase、K+-ATPase与 Ca2+-ATPase的
活性
从图2A看出,未添加 NaCl的菌丝细胞质膜
H+-ATPase活性在pH4.0~6.0先缓慢上升后急
剧上升,在pH6.0~6.5时呈下降趋势,且在pH
5.5~6.0时酶活性有最大值,为6.034U;但不同
pH值条件下的活性均低于添加NaCl组。可见,在
外界高浓度 NaCl培养下质膜 H+-ATPase活性升
高。
从图2B可知,未添加NaCl组,在pH4.0~4.5
时,菌丝细胞质膜K+-ATPase活性呈上升趋势;在
pH4.5~5.0时,K+-ATPase活性最高,达5.617
U;从pH5.0开始,K+-ATPase的活性呈下降趋
势;到pH5.5左右,K+-ATPase活性又呈上升趋
势。整体上酶活性呈双峰形态。添加NaCl组与和
不加NaCl组菌丝细胞质膜 K+-ATPase活性变化
趋势大致相同,但相同pH 下,添加 NaCl组 K+-
ATPase活性较未添加组高。可见,在外界高浓度
NaCl培养下,K+-ATPase活性适当增高。
从图2C看出,未添加NaCl组,在pH4.0~5.5
时,菌丝细胞质膜Ca2+-ATPase活性随pH变化呈
缓慢上升趋势,在pH6左右,Ca2+-ATPase活性最
高,达6.724U;在pH6~6.5时,Ca2+-ATPase活
性呈下降趋势。添加NaCl组,在pH4.0~5.5时,
菌丝细胞质膜Ca2+-ATPase活性呈缓慢上升趋势,
且高于不加NaCl组;而pH5.5~6.5时,添加NaCl
组的Ca2+-ATPase活性比不加 NaCl组低,这可能
与催化质膜 H+-ATPase磷酸化的蛋白激酶活性调
节或其他代谢途径调节有关。
图2 H+ -ATPase、K+ -ATPase与Ca2+ -ATPase的活性
Fig.2 The activity of H+-ATPase,K+-ATPase and Ca2+ -ATPase
3 小结与讨论
1)添加 NaCl后 H+-ATPase活性提高,增加
了细胞对外界 H+的分泌量。质膜 H+-ATPase活
性的调节比较复杂,涉及许多水平及诸多因素。其
由多基因家族编码,基因表达具有组织特异性,各种
环境因素均可影响基因的表达(如盐[12])。在真核
生物中,也可能是菌自身为了避免Na+在细胞质中
积累而产生毒害,而通过质膜上的Na+/H+逆向转
运蛋白体转出细胞质中Na+,而Na+/H+逆向转运
蛋白体对Na+的跨膜逆向转运依赖于细胞膜上质
膜 H+-ATPase转运 H+而产生的膜两侧质子的电
化学梯度[12]。总之,H+-ATPase含量的增加,是
NaCl胁迫后引起菌丝质膜 H+-ATPase活性上升
高原因之一。
2)K+-ATPase能够提供主动吸收K+的能量,
能维持细胞质中一定的 K+水平,从而保证细胞进
行正常的生命活动。Ca2+-ATPase也是生物质膜
重要 的 功 能 蛋 白,也 有 试 验 证 明,催 化 质 膜
H+-ATPase磷酸化的蛋白激酶对 Ca2+ 具有依赖
性[13],即在 Ca2+ 的介导下,蛋白激酶催化质膜
H+-ATPase的磷酸化。NaCl刺激,使pH4.0~5.5
时H+-ATPase酶活性显著上升。推测,此时胞质
Ca2+浓度也很高,质膜Ca2+-ATPase可逆着浓度梯
度跨质膜转运Ca2+,缓解因胞质Ca2+升高对菌造
成伤害。所以,pH4.0~5.5时,Ca2+-ATPase活性
高于对照组。在高pH下有可能与其他离子交换或
渗透有关,导致Ca2+-ATPase活性略低于对照组。
所以,高浓度NaCl可使菌丝细胞质膜 K+-ATPase
活性呈一定的上升趋势,对Ca2+-ATPase活性也有
显著影响。总之,在不同pH(4~6.5)下,外加NaCl
胁迫,褐环粘盖牛肝菌细胞质膜 H+-ATPase和
K+-ATPase 活 性 呈 一 定 的 上 升 趋 势,对
Ga2+-ATPase活性具有显著影响,这对进一步研究
该菌的抗盐机理具有重要意义。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:杨 林
櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁
)
(上接第166页)
毛鼠亚成年组怀孕率为10.53%[7]的研究结果有所
不同,也与贵州省主要害鼠黑线姬鼠[8]、褐家鼠[9]、
黄胸鼠[10]、小家鼠[11-12]和高山姬鼠[13-14]亚成年组有
少量繁殖个体的研究结果不同。导致这一现象的原
因可能与该年龄组样本数少有关,对于贵州省针毛
鼠亚成年组个体是否能够繁殖的问题,仍有待今后
进一步研究。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:杨 林)
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