大豆不同器官原生质体制备的研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kim5618
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原生质体是去除细胞壁后形成的只由质膜包裹的“裸露细胞”,是进行基因瞬时表达、蛋白质的亚细胞定位、蛋白质互作等研究的理想材料,获得高质量的原生质体是开展相关研究的基础。细胞的异质性因细胞周期、细胞微环境及基因表达的差异性而不同,异质性的存在会导致不同器官的细胞群体间存在巨大的差异,以大豆不同器官原生质体为载体,开展基因功能相关研究具有重要意义。本研究以原生质体产量、活力、畸形率及细胞碎片数为评价指标,通过分析大豆不同器官的细胞壁组成成分的差异,探讨适宜的酶组合,优化酶解条件(酶解时间、酶解p H、温度、渗透压),建立大豆根尖、茎、叶片、花瓣、子叶等器官原生质体分离的体系,为大豆不同器官原生质体的应用奠定基础。试验结果如下:(1)大豆不同器官细胞壁的提取率有显著差异由高到低依次为根尖>茎>子叶>花瓣>绿色叶片>黄化叶片;根尖细胞壁提取率可达到57.7%,黄化叶片细胞壁提取率仅为18.4%。不同器官细胞壁组成成分含量也在显著差异,细胞壁的纤维素含量由高到低为茎>根尖>绿色叶片>子叶>黄化叶片>花瓣,茎纤维含量可达40.77%,花瓣纤维素含量仅18.91%;半纤维素含量为子叶>花瓣>绿色叶片>根尖>茎>黄化叶片,子叶半纤维素含量为37.55%,黄化真叶半纤维素含量仅有17.59%;木质素含量为根尖>绿色叶片>黄化叶片>茎>花瓣>子叶,根尖木质素含量最高为20.96%,子叶木质素含量最低仅12.3%;可溶性果胶含量为黄化叶片>花瓣>子叶>绿色叶片>茎>根尖,黄化叶片可溶性果胶含量最高为25.75%,根尖含量最低仅为7.43%;原果胶含量为绿色叶片>茎>黄化叶片>子叶>花瓣>根尖,绿色叶片原果胶最高含量为15.46%。(2)优化出黄化叶片原生质体的制备方案,最适酶液组合为2.0%纤维素酶R-10+0.9%的离析酶R-10,最适D-甘露醇浓度为9%(w/v),最适酶解温度为28℃,最适p H为5.9,最适β-巯基还原剂浓度为20 mmol/L,最适预处理方式为CPW溶液质壁分离处理,最适酶解时间为10小时,叶片最佳取样时期为VC+3时期,黄化叶原生质体的产量达到16.18×10~6个/(g·FW),原生质体活力达到95.49%,细胞碎片数及畸形率都处于较低水平。(3)优化出大豆绿色叶片、茎、根尖原生质体的制备方案,最适酶液组合为2.0%纤维素酶R-10+0.9%的离析酶R-10+0.2%果胶酶Y-23,最适D-甘露醇浓度为9%(w/v),最适酶解温度为28℃,最适p H为5.9,最适β-巯基还原剂浓度为20mmol/L,最适预处理方式为CPW溶液质壁分离处理,最适酶解时间为3小时;绿色叶片最适取样时期为V1期的三出复叶,制备原生质体的产量为10.74×10~6个/(g·FW),原生质体活力为94.00%;茎的最佳取样时期为V1期的第一营养节(上胚轴),制备原生质体产量为5.06×10~6个/(g·FW),活力为93.89%;根尖取样时期为VC期,制备原生质体的产量为3.71×10~6个/(g·FW),原生质体活力为95.05%。(4)优化出花瓣、幼嫩子叶原生质体的制备方案,最适酶液组合为0.2%纤维素酶RS+0.9%的离析酶R-10+0.2%果胶酶Y-23,最适D-甘露醇浓度为9%(w/v),最适酶解温度为28℃,最适p H为5.9,最适β-巯基还原剂浓度为20mmol/L,最适预处理方式为CPW溶液质壁分离处理,最适酶解时间为4小时;以花蕾期的花瓣为材料可得最佳原生质体产量与活力,产量为7.18×10~6个/(g·FW),活力为96.30%;以结荚后20天的幼嫩子叶为材料,制备子叶原生质体产量为7.63×10~6个/(g·FW),活力为94.70%。由以上分析可知,不同器官细胞壁提取率及细胞壁纤维素、半纤维素、果胶等组分含量的差异是导致大豆不同器官的原生质体制备过程出现产量、活力、畸形率等的差异的重要原因,针对不同器官细胞壁组分差异的研究,有助于更深入地了解酶解法制备原生质体的限制因素,可以为其他物种原生质体制备提供参考。
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