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在由形态学角度初步推断蒜鳞茎薄壁细胞的衰退过程为PCD的前提下,本研究仍以蒜(Allium sativum L.)为材料,为从生化角度进一步证明该过程,利用琼脂糖电泳对薄壁细胞核DNA进行了分析;同时利用电子显微镜技术,对休眠及解除休眠进程中薄壁细胞进行了酸性磷酸酶(Acid Phosphatase,APase)与三磷酸腺苷酶(Adenosine Triphosphatase,ATPase)的细胞化学定位,并进行了胞间连丝动态衍变的系统观察,以期探讨衰退细胞内含物撤退的机理。 本试验的DNA分析结果表明,随着休眠解除,核DNA开始发生特异性降解,至萌芽期DNA Ladder表现越明显。这一结果为课题组的前期研究补充了生化角度的证据,进一步证明了蒜鳞茎薄壁细胞的衰退是一程序性死亡的过程,并为研究蒜鳞茎薄壁细胞内含物衰退的生理机制积累了资料。 通过APase与ATPase的细胞化学定位观察发现,在蒜自收获后的整个发育过程中,两类酶随着发育时期的推进,呈现由成熟期、休眠期的少量分布到萌芽期的酶反应产物大量沉积的变化。成熟期薄壁细胞内的APase反应产物主要密集分布在初生纹孔场处,ATPase反应产物主要沉积于质膜和纹孔场周围,且呈连续分布,暗示着这一时期细胞间正进行着活跃的物质运输;休眠期两类酶表现出弱的活性状态,质膜、胞间连丝、细胞间隙以及细胞中的其他亚细胞结构上均只有少量的酶反应产物分布;随着休眠的解除,细胞内的各项生理活动逐步活跃起来,APase与ATPase活性相对增强,细胞间隙内出现带有酶活性的物质;直至萌芽期,酶活性显著增强,细胞间隙、胞间连丝及细胞核上有大量的酶反应产物出现,此时在细胞核上也可观察到大量分布的ATPase。通过酶的细胞化学定位研究,我们不难发现,在蒜鳞茎整个发育过程中,酶活性呈现明显的时空分布变化的动态特征,从而证明薄壁细胞的衰退是一个主动的、依赖能量的过程。表明细胞内物质的降解、转化与输出的加强有助于细胞内含物的彻底转移。在这一发育过程中,物质的运输途径——胞间联络也随着衰退进程的推进而发生着变化。胞间连丝由成熟期到萌芽期,长度增加,最终伸长的胞间连丝发生断裂,衍变为类外连丝。这种结构保证了衰退细胞内含物顺利的向存活细胞输出及彻底转移,最终为新生芽的生长作出贡献,实现物质的再分配与再利用。这一结果亦证明了类外连丝的出现是植物体发育进程中为适应特定时期生理功能需要的结果。 结合以上试验结果可以推断,蒜在推陈出新的过程中,细胞内含物在APase等多种水解酶的作用下发生降解,由ATPase水解ATP来提供能量,动员各种运输成员使降解产物从正在发生程序性死亡的细胞(即邻近蒜辦内表皮的衰败细胞)发生如下变化:(1) 通过胞间连丝或类外连丝的共质体运输途径至维管束然后向下运输,为新生芽的生长提供营养;(2) 或者是经过细胞间隙的质外体途径运至生长中心,为幼芽的萌发生长提供营养。这种衰败细胞内含物的再分配和利用是一种完全受遗传程序控制的主动过程。