摘要：該文以沙冬青、綠豆為材料，利用微電極技術(shù)實(shí)時(shí)記錄了活體沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位對不同鹽分的原初響應，分析了質(zhì)膜轉運蛋白抑制劑(Vanadate、TEA)對植物根冠細胞膜電位的影響。結果表明：50、100、200mmol／LNaC1、KC1和LiC1均會(huì )引起植物細胞膜電位去極化。對于同一陽(yáng)離子而言，去極化程度隨處理液中離子濃度的增加而加強；對于同一濃度、不同陽(yáng)離子而言，由于水合離子半徑大小不一(K<Na<Li)，在根自由空間的遷移速率不同(K>Na>Li)，因此引起膜電位的去極化程度也存在差異(K>Na>Li)；同一陽(yáng)離子且同一濃度下對于不同植物來(lái)說(shuō)，綠豆根冠細胞膜電位去極化程度大于沙冬青，即單位時(shí)間綠豆根對Na的通透性大于沙冬青。質(zhì)膜H一ATPase和K通道參與了沙冬青和綠豆在鹽脅迫時(shí)的原初響應，K通道可能參與了Na的跨膜轉運。

植物抵抗環(huán)境脅迫的能力取決于植物感知脅迫和激活防御響應的效率?。植物通過(guò)根細胞質(zhì)膜上的離子轉運蛋白完成對根系附近K、Na等的選擇性吸收。質(zhì)膜上與離子轉運及抗鹽性有關(guān)的膜轉運蛋白主要有3類(lèi)：泵、載體和離子通道。其中離子通道的開(kāi)閉與細胞質(zhì)膜的極化和去極化程度有直接關(guān)系。Yao等的研究表明，NaC1會(huì )引起植物細胞膜電位去極化；安國勇等認為小麥(Triticumaestivum)根細胞膜電位變化可調控質(zhì)膜K通道開(kāi)閉，100mmol／LNaC1引起小麥根細胞膜電位去極化，并伴隨著(zhù)細胞內K含量降低，而10 mmol／L CaC1可以穩定細胞膜電位，抑制NaC1引起的膜電位變化，從而促進(jìn)小麥根對K的積累。前人對植物細胞跨膜電位的研究，多集中于小麥、玉米(Zeamays)、水稻(Oryzasativa)等作物在養分吸收過(guò)程中養分離子的跨膜轉運方面。對于木本植物在鹽脅迫下，細胞膜電位的實(shí)時(shí)瞬態(tài)變化特征尚無(wú)報道。沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)屬于豆科(Leguminosae)、沙冬青屬(Ammopiptanthus)，是珍稀瀕危和重點(diǎn)保護植物，也是我國荒漠中唯一的常綠闊葉灌木。在沙漠生長(cháng)的植物中有活化石之稱(chēng)。以往由于試驗技術(shù)等原因，對活體沙冬青遭受鹽脅迫時(shí)的實(shí)時(shí)瞬態(tài)響應研究甚少。本實(shí)驗利用微電極實(shí)時(shí)記錄了耐鹽性強的沙冬青和耐鹽性弱的綠豆(PhaseolusradiatusL．)在鹽脅迫條件下細胞膜電位(plasmamembranepotentia1)的原初響應特征，在膜水平上探討植物的耐鹽機制。實(shí)驗證明，微電極測定膜電位，方法簡(jiǎn)便、快捷、靈敏度高，不僅為研究植物對鹽脅迫的快速響應提供一種新的方法，而且能夠為進(jìn)一步揭示植物感知鹽脅迫及忍耐鹽脅迫的機制提供重要參考。

1材料與方法

1．1材料培養與處理

選取大小均勻、飽滿(mǎn)的沙冬青和綠豆種子，先用70％乙醇表面消毒10min，再用10％的NaC10處理25min后，放入墊有濾紙且已經(jīng)滅菌的培養皿中，加人材料培養液(表1)，用封口膜封好(以上操作均在無(wú)菌條件下完成)。于25℃恒溫、黑暗人工氣候箱(HPG一280H)中生長(cháng)。待幼根長(cháng)至0．5am左右時(shí)，挑選長(cháng)短一致的沙冬青和綠豆幼苗，分別放入裝有空白測定液(表1)的測試槽中，靜置平衡后測定幼根根冠區(距根尖400肚m處)細胞膜電位。不同處理的測定液(如100mmol／LNaC1、KC1)是通過(guò)直接加入一定濃度的相應化學(xué)物質(zhì)的母液至空白測定液中經(jīng)擴散后而得到。

微電極制作實(shí)驗用微電極選擇內徑為0．9mm、外徑為1．5mm的硼硅酸有芯玻璃毛細管，在拉制儀(NarishigePP一830，Japan)上采用兩步法拉制而成。制成的微電極尖端直徑約為0．5～1 m，微電極灌充液為100mmol／LKC1。參考電極為Ag／AgC1。

1．3膜片鉗系統測定根冠細胞膜電位

1．3．1靜息膜電位測定

選擇健康幼根固定在透明玻璃槽內，加5mL空白測定液，靜置平衡10min，接通電路，在OlympusIX71倒置顯微鏡下借助顯微操縱器(MP-285)輕輕將微電極(測量電極)刺入待測幼根根冠區(距根尖400p．m處)細胞。微電極另一端連接Axon公司的Multiclamp700B放大器和Digidata 1322A數模轉換器，完成細胞膜電位信號的放大、采集和轉換。數據分析用Clampex9．2軟件。靜息膜電位測定分別用不同幼根重復l0次。

1．3．2不同處理下膜電位測定

當幼根在空白測定液中的靜息膜電位平穩后，改變測定液成分實(shí)時(shí)記錄幼根根冠細胞膜電位隨外界環(huán)境變化而發(fā)生的原初響應。本實(shí)驗比較了50、100、200mmol／L一價(jià)陽(yáng)離子氯鹽NaC1、KC1和LiC1對沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位的影響。

另外，利用質(zhì)膜H一ATPase活性專(zhuān)一抑制劑——釩酸鹽(Vanadate)、質(zhì)膜K通道抑制劑TEA分析活體植物根冠細胞膜電位與膜轉運蛋白活性的關(guān)系。在放有沙冬青和綠豆的空白測定液中先加入1mmol／LVanadate或10mmol／LTEA平衡10min后，進(jìn)行膜電位測定。當靜息膜電位平穩后加入100mmol／LNaC1處理，實(shí)時(shí)記錄膜電位變化趨勢。以空白測定液中直接加入100mmol／LNaC1時(shí)沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位的變化為對照。