青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香薷挥发油胁迫的响应

[目的]探讨农作物青稞(Hordeum vulgare L.)根边缘细胞(Root border cells,RBCs)对挥发油的防御响应机制,为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据.[方法]采用纯琼脂悬空气培养法,在研究青稞RBCs发育特性基础上,探讨青稞RBCs从细胞活性、粘胶层厚度、胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平变化以及细胞死亡类型等方面对不同浓度密花香薷(Elsholtzia densa Benth.)挥发油的响应.[结果]青稞RBCs围绕根尖形成保护层,细胞形态呈圆形、弧形以及杆形,细胞长30～150μm,宽10～30 μm;在5～40 mm根长范围内,青稞RBCs数量与根长呈正相关,在根长40 mm时达到峰值(1263个),此时RBCs数量为根长5 mm时的2.37倍;不同根长的RBCs存活率均维持在90％以上.经过密花香薷挥发油处理的青稞RBCs出现浅橘红色荧光,细胞核呈现橘红色荧光亮斑,RBCs活性丧失.随着挥发油处理浓度增加,青稞RBCs粘胶层厚度与细胞活性呈浓度依赖性变化;与对照相比,在最高浓度0.1 μL/μL作用下,青稞RBCs粘胶层厚度增加1.64倍,细胞活性下降59.83％;同时,细胞内ROS水平呈上升趋势,在T3(0.06μL/μL)浓度处理下ROS相对荧光值达到最高(2.23);当挥发油和泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK共同作用时,由挥发油引起的细胞活性降低现象得以缓解,与未使用Z-VAD-FMK相比,细胞活性升高17.3％.[结论]青稞RBCs受到密花香薷挥发油胁迫后,通过增厚粘胶层抵御外界胁迫侵害,并产生ROS诱导细胞凋亡,从而缓解化感毒性.