摘要：該文以沙冬青、綠豆為材料，利用微電極技術(shù)實時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(yīng)，分析了質(zhì)膜轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑(Vanadate、TEA)對植物根冠細胞膜電位的影響。結(jié)果表明：50、100、200mmol／LNaC1、KC1和LiC1均會引起植物細胞膜電位去極化。對于同一陽離子而言，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)；同一陽離子且同一濃度下對于不同植物來說，綠豆根冠細胞膜電位去極化程度大于沙冬青，即單位時間綠豆根對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的原初響應(yīng)，K通道可能參與了Na的跨膜轉(zhuǎn)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(yīng)的效率?。植物通過根細胞質(zhì)膜上的離子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運及抗鹽性有關(guān)的膜轉(zhuǎn)運蛋白主要有3類：泵、載體和離子通道。其中離子通道的開閉與細胞質(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(diào)控質(zhì)膜K通道開閉，100mmol／LNaC1引起小麥根細胞膜電位去極化，并伴隨著細胞內(nèi)K含量降低，而10 mmol／L CaC1可以穩(wěn)定細胞膜電位，抑制NaC1引起的膜電位變化，從而促進小麥根對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(yǎng)分吸收過程中養(yǎng)分離子的跨膜轉(zhuǎn)運方面。對于木本植物在鹽脅迫下，細胞膜電位的實時瞬態(tài)變化特征尚無報道。沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)屬于豆科(Leguminosae)、沙冬青屬(Ammopiptanthus)，是珍稀瀕危和重點保護植物，也是我國荒漠中唯一的常綠闊葉灌木。在沙漠生長的植物中有活化石之稱。以往由于試驗技術(shù)等原因，對活體沙冬青遭受鹽脅迫時的實時瞬態(tài)響應(yīng)研究甚少。本實驗利用微電極實時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(yīng)特征，在膜水平上探討植物的耐鹽機制。實驗證明，微電極測定膜電位，方法簡便、快捷、靈敏度高，不僅為研究植物對鹽脅迫的快速響應(yīng)提供一種新的方法，而且能夠為進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(yǎng)與處理

選取大小均勻、飽滿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(yǎng)皿中，加人材料培養(yǎng)液(表1)，用封口膜封好(以上操作均在無菌條件下完成)。于25℃恒溫、黑暗人工氣候箱(HPG一280H)中生長。待幼根長至0．5am左右時，挑選長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(qū)(距根尖400肚m處)細胞膜電位。不同處理的測定液(如100mmol／LNaC1、KC1)是通過直接加入一定濃度的相應(yīng)化學(xué)物質(zhì)的母液至空白測定液中經(jīng)擴散后而得到。

微電極制作實驗用微電極選擇內(nèi)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(tǒng)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(nèi)，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(qū)(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(shù)模轉(zhuǎn)換器，完成細胞膜電位信號的放大、采集和轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)分析用Clampex9．2軟件。靜息膜電位測定分別用不同幼根重復(fù)l0次。

1．3．2不同處理下膜電位測定

當(dāng)幼根在空白測定液中的靜息膜電位平穩(wěn)后，改變測定液成分實時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(yīng)。本實驗比較了50、100、200mmol／L一價陽離子氯鹽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(zhuǎn)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，進行膜電位測定。當(dāng)靜息膜電位平穩(wěn)后加入100mmol／LNaC1處理，實時記錄膜電位變化趨勢。以空白測定液中直接加入100mmol／LNaC1時沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位的變化為對照。