论文部分内容阅读
茶树是F超富集植物，其体内F含量是一般植物的20-30倍。存在于茶叶中的F有40％-90%可溶解在茶汤中，饮茶成为人体摄入F的主要途径之一。适量摄F有益于人体健康，但摄F过量对人体产生慢性毒害,易导致氟斑牙和氟骨病。有关茶树吸收F的研究主要集中在影响茶树吸收F的因素和F在茶树体内的分布规律上，但有关茶树吸收F的途径及其吸收机制研究较少。本文研究了不同离子通道抑制剂对茶树吸收富集F的影响及其微观机制；采用激光共聚焦扫描显微技术和非损失微测技术分析根尖伸长区细胞质中静态Ca2+含量及Ca2+跨膜运输的影响；利用酶法和酶联免疫方法分析茶树根系Ca2+-ATPase活性和细胞中钙调蛋白CaM(Calmodulin)含量的变化；把非损伤微测技术与酶活性分析方法结合，探究茶树根系H+-ATPase活性与H+跨膜运输及膜电位的变化规律，剖析离子通道调节剂影响茶树吸收F的Ca2+信号传导过程及其微观机制，为阐明茶树吸收F的途径和调控机制提供理论基础。论文取得以下结果： 1、根系离子通道在茶树吸收F过程中的作用 采用溶液培养的方法，研究了离子通道的调节剂和抑制剂(阴离子、阳离子和水通道)对茶树吸收富集F的影响。结果表明：不同浓度的阴离子通道调剂Al3+促进了茶树对F的吸收富集，且当 Al/F=1:10其富集量最大。0.5 mg/L的水通道抑制剂HgCl2略微促进茶树对F的吸收，而2.0和10.0 mg/L的HgCl2对茶树吸收F没有产生显著影响。10和20μmol/L的阴离子通道抑制剂NPPB(5-nitro-2-(phenylpropylamino)-benzoate)和DIDS(dihydro-4,4-diisothiocyanostilbene-2,2′-disulphonic acid)显著抑制了茶树对 F的吸收富集。而NA(niflumic acid)也可抑制茶树对F的吸收，但不同浓度(0-100μmol/L)处理均没有达到显著性水平。阳离子通道抑制剂 TEACl(Tetrathylammonium chloride)对茶树富集F表现出差异性，TEACl可抑制茶树对F(Al/F为1:2)的吸收富集；而当Al/F为1:1时，对F的抑制效果不显著。由此可知，茶树根系细胞膜上的阴离子通道可能是茶树吸收F的主要途径之一。 2、Al3+和NPPB对茶树吸收F及Ca2+/H+-ATPase活性的影响 采用溶液培养的方法，研究了Al3+和NPPB对茶树吸收F的影响及Ca2+/H+-ATPase活性的变化规律。结果表明：Al3+促进了茶树对F的吸收，降低了茶树根部Ca2+-ATPase和H+-ATPase的活性。而NPPB抑制了茶树对F的吸收，显著地降低了茶树根部质膜Ca2+-ATPase的活性(p<0.01)，而提高了茶树根部总H+-ATPase活性(p<0.01)。这说明Al3+和NPPB调控茶树对F的吸收富集可能与Ca2+-ATPase和H+-ATPase活性的改变有关。 3、Al3+调控茶树吸收F的信号传导及机制研究 Al3+改变了茶树根尖伸长区细胞中静态Ca2+含量及Ca2+跨膜运输。Al3+降低了茶树根部质膜Ca2+-ATPase活性，使大量Ca2+从细胞质中排出，实现了Ca2+的动态跨膜运输。Al3+激活了CaM活性，形成Ca-CaM复合物，提高了茶树根部质膜H+-ATPase活性，引起细胞膜质子(H+)的跨膜外排，导致细胞膜电位先去极化再反极化，打开了阴离子通道，促进了茶树对F的吸收富集。 4、阴离子通道抑制剂NPPB调控茶树吸收F的信号传导及机制研究 NPPB调控了茶树根尖伸长区细胞中静态Ca2+含量及Ca2+跨膜运输，降低了茶树根部质膜Ca2+-ATPase活性，使大量Ca2+从细胞质中排出，实现了Ca2+的动态跨膜运输，维持细胞质内的低Ca2+水平。NPPB激活了CaM活性，形成Ca-CaM复合物。同时NPPB提高了茶树根部质膜H+-ATPase的活性，促进了细胞膜质子(H+)的跨膜外排，导致细胞膜电位去极化，从而关闭了阴离子通道，抑制了茶树对F的吸收富集。而质子泵H+-ATPase活性不受Ca-CaM的直接调控。 5、阴离子通道抑制剂DIDS调控茶树吸收F的信号传导及机制研究 DIDS改变了茶树根尖伸长区细胞中静态Ca2+含量及Ca2+跨膜运输，并降低了茶树根部质膜Ca2+-ATPase的活性，促进了胞内Ca2+的动态跨膜运输。DIDS激活了CaM活性，形成Ca-CaM复合物，使茶树根部质膜H+-ATPase活性被激活，减少细胞膜质子(H+)的跨膜外排，造成细胞膜内外电势的差异，导致细胞膜电位去极化，关闭阴离子通道，抑制了茶树对F的吸收富集。