馬　娟, 范　韋, 李小泉, 陳厚彬, 謝　玲, 劉　靜,吳　茜, 袁　夢, 徐春香*

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣州 510642；2 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，南寧 530007)

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香蕉葉片發(fā)育過程中不同甲酯化程度果膠的變化

馬娟1, 范韋1, 李小泉2, 陳厚彬1, 謝玲1, 劉靜1,吳茜1, 袁夢1, 徐春香1*

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣州 510642；2 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，南寧 530007)

采用免疫熒光標(biāo)記技術(shù)，利用5種識別不同甲酯化程度聚半乳糖醛酸(HGs)果膠及香蕉果膠甲酯酶(PME)的單克隆抗體，對不同株齡香蕉葉片中PME及不同甲酯化程度的HGs定位、相對含量以及PME活性的變化進(jìn)行分析，為探討HGs和PME在香蕉生長發(fā)育及抵抗逆境過程中的功能和生理機(jī)制奠定基礎(chǔ)。結(jié)果顯示：(1)PME主要在組培苗的葉肉和保衛(wèi)細(xì)胞中表達(dá)，其表達(dá)量及其酶的活性均隨著香蕉株齡的增長而呈現(xiàn)下降趨勢。(2)葉肉細(xì)胞也是各類不同甲酯化程度HGs的主要分布區(qū)域，其含量隨著香蕉株齡的增長有不同程度的下降，但不同HGs在葉肉細(xì)胞中的含量以及在表皮、保衛(wèi)細(xì)胞及葉脈中的分布模式不盡相同，保衛(wèi)細(xì)胞中HGs的甲酯化程度較高。研究表明,香蕉的葉肉細(xì)胞是PME及這5種不同甲酯化程度HGs的主要分布場所，且這些HGs在香蕉發(fā)育過程中的含量變化趨勢與PME相似。

香蕉；聚半乳糖醛酸(HG)；免疫定位；葉片；果膠甲酯酶(PME)

植物細(xì)胞壁中的果膠多糖是植物初生細(xì)胞壁的主要成份，除了在植物的生長發(fā)育過程中起結(jié)構(gòu)支持、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)茸饔猛?，還具有抵御逆境的作用：植物在遭受低溫、病蟲害等各種逆境脅迫后，包括果膠在內(nèi)的細(xì)胞壁成份的含量與結(jié)構(gòu)均會發(fā)生改變，從而改變細(xì)胞壁的機(jī)械特性以適應(yīng)新的環(huán)境[1-11]。聚半乳糖醛酸(homogalacturonan, HG)是植物細(xì)胞壁中最豐富的果膠多糖。HG是由線形的α-1,4糖苷鍵相連而成的多聚半乳糖醛酸，能被果膠甲基轉(zhuǎn)移酶在高爾基體中甲酯化并以高度(70%～80%)甲酯化的形式沉積在細(xì)胞壁中[3, 12]。細(xì)胞壁中高度甲酯化的HG能被果膠甲酯酶(pectin methylesterase, PME)脫酯[4]，從而形成甲酯化程度不同果膠，進(jìn)而影響植物細(xì)胞壁的堅(jiān)韌程度及其抗性?？梢?，PME是影響細(xì)胞壁果膠甲酯化程度的關(guān)鍵酶，在植物的生長發(fā)育[13-20]以及對逆境的抵抗過程中起著調(diào)控作用[9, 19-20]。PME是目前植物生物學(xué)研究中的一個熱點(diǎn)問題，然而迄今為止，對其結(jié)構(gòu)、生理功能及其作用機(jī)制都還不很清楚[13]。對PME及HGs在植物細(xì)胞中的定位、含量及其組成與結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究具有重要的意義。

植物細(xì)胞壁多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量大且呈動態(tài)變化，致使至今直接對這些多功能的成份進(jìn)行純化與分析的技術(shù)還不成熟[21]。利用特異抗體的免疫定位技術(shù)能夠?qū)?xì)胞壁中抗原成份的時空分布進(jìn)行精準(zhǔn)的研究，從而研究它們的功能，是研究結(jié)構(gòu)與功能極其復(fù)雜且呈動態(tài)變化的植物細(xì)胞壁果膠的理想選擇[22]。前人利用該技術(shù)探討了果膠在植物根系[9, 23]、莖尖[24]、花器官[25-26]、胚胎[27]等組織器官中的定位分布情況。葉片是植物最重要的器官之一，然而各種不同果膠成份在植物葉片中的含量與分布情況尚不明了。有關(guān)PME在植物組織器官中的分布定位情況僅見對其在亞麻(LinumusitatissimumL.)下胚軸中的報道[28]。

香蕉(Musaspp.)是一種巨型草本植物，葉片側(cè)脈發(fā)達(dá)以支撐巨大葉身。香蕉不同株齡植株其葉片在葉面積上相差巨大因而在側(cè)脈發(fā)達(dá)程度上也差距明顯。本研究以不同株齡香蕉葉片為研究對象，采用免疫熒光標(biāo)記技術(shù)，利用識別不同甲酯化程度HGs及香蕉PME的單克隆抗體，對PME及其影響下的各種不同甲酯化程度HGs的組織細(xì)胞定位和相對含量及PME酶活性變化進(jìn)行了探討，以期為進(jìn)一步研究其在香蕉生長發(fā)育及抵抗逆境過程中的生物學(xué)功能提供參考。

1　材料和方法

1.1植物材料

供試材料選用中國主栽香蕉品種‘巴西蕉’(Musaspp. AAA cv. ‘Baxijiao’)。供試香蕉株齡分別為在生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)4 周的香蕉組培苗，在基質(zhì)中培養(yǎng)2個月的袋苗(移載前)及抽蕾期的香蕉植株。取葉部位均為第一片完全展開葉基部三分之一處，由主脈起沿側(cè)脈取樣。

1.2固定包埋

樣品用含3.7%(v/v)甲醛的MSTB固定緩沖液[50 mmol·L-1PIPES (piperazine-N, N’-bis (2-ethanesulfonic acid), sodium salt), 5 mmol·L-1MgSO4·7H2O, 5 mmol·L-1EGTA (ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N, N, N’, N’-tetraacetic acid, pH 6.9]進(jìn)行固定。經(jīng)梯度脫水后用Steedman’s蠟[29]包埋。切片厚度為8 μm。

1.3PME活性測定

參照Marcus和Sehejter[30]的方法進(jìn)行。

1.4免疫熒光標(biāo)記

所用抗體相關(guān)信息見表1，包括PME及分別識別不同甲酯化程度的HG抗體。其中,JIM5、JIM7、LM19和LM20抗體的免疫熒光標(biāo)記步驟參照文獻(xiàn)[31]的方法進(jìn)行，而2F4抗體則參照文獻(xiàn)[32]的方法進(jìn)行。

2　結(jié)果與分析

2.1PME在香蕉葉片中的分布

PME是植物生長發(fā)育過程中影響果膠甲酯化程度的關(guān)鍵酶，能脫去沉積在細(xì)胞壁中高度(70%～80%)甲酯化的HG上的酯從而形成甲酯化程度不同的果膠。從圖1中可以看出：在香蕉組培苗的葉片中，葉肉和保衛(wèi)細(xì)胞中PME的表達(dá)量非常高，葉脈其次(其中的韌皮細(xì)胞較高)，葉片上、下表皮最低(圖1，A)。袋苗葉片PME的表達(dá)模式與組培苗的相近，此時葉脈維管組織更加發(fā)達(dá)，韌皮細(xì)胞中PME的表達(dá)量高于周圍葉脈維管組織的維管束鞘(bundle sheath, BS)細(xì)胞(圖1，B)。但抽蕾期葉片的葉肉細(xì)胞和維管束鞘中PME表達(dá)量明顯降低，葉脈韌皮部的信號仍較強(qiáng)，而葉表皮細(xì)胞的信號甚至有所增強(qiáng)，葉表皮與葉肉間的細(xì)胞層中的PME信號與表皮的相當(dāng)，靠近上表皮的厚壁組織(screnchyma, Sc)中有較強(qiáng)的PME信號,但靠近下表皮的則沒有(圖1，C～E)。此外，在葉脈間木質(zhì)部中也觀察到了很強(qiáng)的熒光信號(圖1，F(xiàn))。

表1　本試驗(yàn)所用的單克隆體及其二抗

注：除PME外，其余一抗均購自英國 PlantProbes (http://www.plantprobes.net/index.php)，二抗購自Sigma。

Note：All antibodies used in the present study except PME were from PlantProbes (http://www.plantprobes.net/index.php), UK. All the second antibodies were from Sigma

A. 組培苗；B.袋苗；C. 抽蕾期植株；D、E. C的放大；F. 抽蕾期植株葉脈間的木質(zhì)部。A, B, D, E和F 標(biāo)尺=50 μm，C標(biāo)尺=100 μm。Ep. 表皮；GC. 保衛(wèi)細(xì)胞；LV. 葉脈；Me. 葉肉；Ph. 韌皮部；Sc. 厚壁組織；Xy. 木質(zhì)部圖1　果膠甲酯酶在不同株齡香蕉葉片中的免疫定位A. Tissue-cultured seedlings;B， Bag seedlings;C. Inflorescence emerging plants;D and E. Detail observations of C;F. The xylem of inflorescence emerging plants. A,B,D,E and F Bar=50 μm, C Bars=100 μm. Ep. Epidermis; GC. Guard cell; LV. Leaf vein; Me. Mesophyll; Ph. Phloem; Sc. Sclerenchyma; Xy. XylemFig. 1　Immunolocalization of pectin methylesterase in banana leaves at different developmental stages

圖中數(shù)據(jù)為3 次重復(fù)的平均值。圖上不同字母表示經(jīng)差異顯著性分析(鄧肯氏)在0.01 水平存在顯著差異；T. 組培苗；B. 袋苗；I. 抽蕾期植株圖2　不同株齡香蕉葉片中果膠甲酯酶活性Data in the figure were the average of 3 repetitions. The different letter on the top of the column indicated significant difference at 0. 01 level using Duncan’s Multiple Range Test. T. Tissue-cultured seedlings; B. Bag seedlings; I. Inflorescence emerging plantsFig. 2　The enzyme activity of PMEs in banana leaves at different developmental stages

2.2不同株齡香蕉葉片的PME活性

為了更好地驗(yàn)證香蕉葉片發(fā)育過程中PME表達(dá)量的變化趨勢，對不同株齡葉片中PME的活性進(jìn)行了分析。結(jié)果(圖2)顯示，隨著香蕉株齡的增長，其葉片中PME活性呈下降趨勢,尤其是袋苗和抽蕾期植株之間的差異達(dá)到極顯著水平。

2.3不同甲酯化程度HGs在香蕉葉片中的分布

2.3.1高甲酯化程度HG在香蕉葉片中的分布LM20抗體所識別的抗原為高度甲酯化的HG。從圖版Ⅰ中可以看出：隨著香蕉植株年齡的增長，這種高度甲酯化的HG在香蕉葉片中的含量呈下降趨勢(圖版Ⅰ, A～C)。組培苗階段，葉肉及保衛(wèi)細(xì)胞的含量最高，其次為表皮細(xì)胞，而葉脈維管組織中則幾乎觀察不到LM20的信號(圖版Ⅰ, A)；袋苗階段，LM20抗原在香蕉葉片中的分布模式與組培苗階段相同，但含量水平有所下降(圖版Ⅰ, B)；抽蕾階段，葉肉細(xì)胞中LM20抗原降至很低，其中保衛(wèi)細(xì)胞以及葉表皮與葉肉間的細(xì)胞層中的含量稍高(圖版Ⅰ, C)。

JIM7抗體識別部分甲酯化的HG，其甲酯化程度最高可以達(dá)到80%。組培苗階段，葉片保衛(wèi)細(xì)胞和葉肉細(xì)胞的JIM7信號非常強(qiáng)，葉脈維管組織和葉表皮的信號也較強(qiáng)，但略弱于保衛(wèi)細(xì)胞和葉肉細(xì)胞的(圖版Ⅰ, D)。袋苗階段的葉片中JIM7信號的分布模式未發(fā)生明顯變化，但信號強(qiáng)度略有下降(圖版Ⅰ, E)。抽蕾期的葉片，在靠近上表皮的厚壁組織與表皮間的細(xì)胞信號最強(qiáng)，其次是葉肉和保衛(wèi)細(xì)胞。此時維管組織已非常發(fā)達(dá)，葉脈維管組織的分結(jié)維管束鞘信號相對較弱，而韌皮細(xì)胞的信號基本與葉肉細(xì)胞的接近。此外，葉脈間的木質(zhì)細(xì)胞及靠近上表皮的厚壁細(xì)胞中也可以觀察到稍弱于葉肉細(xì)胞但強(qiáng)于分結(jié)維管束鞘的信號，但靠近下表皮的厚壁組織幾乎沒有信號(圖版Ⅰ, F)。

2.3.2低甲酯化程度HG在香蕉葉片中的分布JIM5抗體所識別部分甲酯化的HG，抗原甲酯化程度最高為40%。JIM5抗體的抗原在香蕉葉片中含量不如JIM7的豐富。組培苗與袋苗階段，JIM5抗原主要富集在葉肉細(xì)胞中，表皮細(xì)胞次之，葉脈組織含量最低(其中韌皮部細(xì)胞含量相對較高)。偶爾可以在保衛(wèi)細(xì)胞中觀察到稍強(qiáng)于其他表皮細(xì)胞的JIM5信號(圖版Ⅰ, G～H)。抽蕾期，葉肉細(xì)胞中的抗原水平明顯下降而其表皮細(xì)胞及葉脈維管組織中的信號強(qiáng)度變化不明顯。靠近上表皮的厚壁組織中有弱的JIM5信號，而靠近下表皮的則沒有(圖版Ⅰ, I)。

LM19抗體識別甲酯化程度很低的HG。從圖中可以看出：LM19抗體的抗原在香蕉葉片中的含量與LM20的接近，但其在葉片中的含量沒有明顯隨著香蕉植株年齡的增長而下降(圖版Ⅰ, J～L)。其中，組培苗和袋苗階段，LM19抗原也是主要富集在葉肉細(xì)胞中，其次是葉脈和上、下表皮，保衛(wèi)細(xì)胞中并沒有明顯較其他表皮細(xì)胞更強(qiáng)的信號，葉脈組織中韌皮部的信號稍強(qiáng)于分結(jié)維管束鞘的(圖版Ⅰ, J～K)；抽蕾期，葉肉細(xì)胞和葉脈組織分結(jié)維管束鞘中的信號減弱，相比較而言，海棉組織的信號強(qiáng)于柵欄組織的，表皮細(xì)胞的信號與海棉組織的相近(圖版Ⅰ, L)。

2.3.3脫酯HG在香蕉葉片中的分布2F4抗體識別鈣聯(lián)未甲酯化的HG?？傮w而言2F4在香蕉葉片中的含量非常低。在組培苗和袋苗葉片中，葉肉細(xì)胞中有中弱信號，表皮細(xì)胞信號更弱，其他細(xì)胞基本沒有信號(圖版Ⅰ, M～N)。抽蕾時葉肉細(xì)胞信號減弱，但在木質(zhì)細(xì)胞及表皮與葉肉細(xì)胞間的細(xì)胞中可以觀察到中等強(qiáng)度的信號(圖版Ⅰ, O)。

2.4葉表皮中PME及不同HGs的免疫定位比較

以香蕉組培苗葉片為代表，對PME及5種識別不同類型HGs的抗體在其中的分布與含量情況進(jìn)行比較。結(jié)果表明：PME在保衛(wèi)細(xì)胞中高豐度表達(dá)，但其他葉表皮細(xì)胞的表達(dá)量很低，其中兩個細(xì)胞交界處(箭頭所示)相對較高(圖版Ⅱ, A)。LM20抗體識別高度甲酯化HG，這些HG在保衛(wèi)細(xì)胞中的含量明顯高于其他表皮細(xì)胞中的，其中保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)側(cè)信號強(qiáng)度又明顯低于外側(cè)的(圖版Ⅱ, B)。JIM7抗原在組培苗的保衛(wèi)細(xì)胞信號非常強(qiáng)，其他表皮細(xì)胞的信號稍弱于保衛(wèi)細(xì)胞的，保衛(wèi)細(xì)胞的信號在內(nèi)、外側(cè)細(xì)胞壁中的分布較為均勻(圖版Ⅱ, C)。JIM5抗體識別低甲酯化的酸性果膠，其在香蕉組培苗葉表皮中的信號強(qiáng)弱與LM20抗體的接近，但只能在極少數(shù)的保衛(wèi)細(xì)胞中偶爾觀察到強(qiáng)于其他表皮細(xì)胞的信號(圖版Ⅱ, D)。LM19抗體所識別的HG，其甲酯化程度低于JIM5抗體的，這些HG在葉表皮中的含量比JIM5抗體的略高，保衛(wèi)細(xì)胞的信號只比其他表皮細(xì)胞的稍微強(qiáng)一點(diǎn)(圖版Ⅱ, E)。2F4抗體所識別的未甲酯化、鈣聯(lián)HG在香蕉表皮中的含量相比其他幾種HG成份要低得多，相對稍強(qiáng)的信號主要出現(xiàn)在每兩個表皮細(xì)胞的外側(cè)交界處(箭頭所示)(圖版Ⅱ, F)。

2.5葉脈與葉肉中PME及不同HGs的免疫定位比較

圖版Ⅱ, G～L是PME及5種甲酯化程度不同HGs在香蕉組培苗葉片中的定位。PME在葉肉中的表達(dá)量非常之高并呈坨狀，在葉脈中的表達(dá)量較低，其中葉脈韌皮細(xì)胞中的表達(dá)量相對較高(圖版Ⅱ, G)。LM20抗體在香蕉葉脈與葉肉中的分布模式與PME的類似，信號強(qiáng)度整體較PME的弱，葉脈維管組織的分結(jié)維管束鞘中幾乎觀察不到LM20的信號(圖版Ⅱ, H)。與LM20抗體不同的是，除葉肉細(xì)胞外，JIM7抗體在葉脈組織中的信號也很強(qiáng)(圖版Ⅱ, I)。JIM5抗體所識別的酸性果膠在葉肉細(xì)胞中含量非常之高，韌皮細(xì)胞次之，分結(jié)維管束鞘中則幾乎檢測不到抗原的存在(圖版Ⅱ, J)。LM19抗原在葉肉與葉脈中的分布模式與JIM7的較為相似，但整體信號強(qiáng)度低很多，且韌皮細(xì)胞的相對信號強(qiáng)度較高，與葉肉細(xì)胞的差距沒有JIM7抗體的大(圖版Ⅱ, K)。未甲酯化、鈣聯(lián)HG在香蕉葉肉與葉脈中的分布模式則與LM20抗體的最為接近，但整體信號微弱，相對較強(qiáng)的信號出現(xiàn)在三細(xì)胞交聯(lián)處(圖版Ⅱ, L)。

3　討　論

高等植物初生細(xì)胞壁含有纖維素、半纖維素、包括HG在內(nèi)的果膠多糖以及結(jié)構(gòu)蛋白。其中果膠無論從結(jié)構(gòu)上還是從功能上，均是最復(fù)雜的細(xì)胞壁成份，并對細(xì)胞壁的理化性狀有重要影響[8]。前人曾對果膠在植物根系[9, 23]、莖尖[24]、花器官[25-26]、胚胎[27]等組織器官中的定位分布情況進(jìn)行了研究，但未見有葉片中果膠分布與含量情況的報道。本研究以不同株齡香蕉葉片為研究對象，采用免疫熒光標(biāo)記技術(shù)探討了各種不同甲酯化程度HGs的組織細(xì)胞定位及相對含量變化情況，發(fā)現(xiàn)不同甲酯化程度的HGs均主要分布在香蕉的葉肉細(xì)胞中，隨著香蕉株齡的增長各種HGs的含量均表現(xiàn)不同程度的下降。這些果膠的降解是在PME及多聚半乳糖醛酸酶和果膠裂解酶等共同作用下完成，最后導(dǎo)致細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松弛，使細(xì)胞生長加快[36]，從而使香蕉葉片不斷伸展、葉面積迅速增大。Bédouet等[5]抽提出冬油亞麻(LinumusitatissimumL.)莖和葉中的果酯化果膠成份并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)莖中果膠含量隨著發(fā)育而一直表現(xiàn)下降，然而葉片中的果膠卻基本保持穩(wěn)定?？雌饋硭坪跖c我們的結(jié)果相矛盾，但有一個共同的地方即是香蕉的葉片隨著年齡增長其纖維化程度逐漸提高，而亞麻隨著年齡的增長纖維化程度提高的部位主要是莖。有研究表明果膠含量的增長會干擾纖維素的合成[37-38]，而在香蕉和亞麻中隨著年齡的增長果膠含量的下降可能恰巧順應(yīng)了纖維素合成增長的需求。

PME是一種普遍存在的酶，廣泛存在于所有高等植物中，包括根、莖、葉、花、果等器官[17]。PME催化從HG骨架上轉(zhuǎn)移甲基的反應(yīng)使HG脫酯，從而影響HG的甲酯化程度[4]。由此可見，PME可通過影響果膠的甲酯化程度從而進(jìn)一步影響植物的生長發(fā)育及對逆境的響應(yīng)。PME是一個大的基因家族，盡管分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展使有關(guān)PME的研究取得了長足的進(jìn)展，但迄今為止對其結(jié)構(gòu)、生理功能及其作用機(jī)制都還不很清楚[13]。研究PME在植物細(xì)胞中的定位有助于對其功能等進(jìn)行探討，然而鮮見相關(guān)報道。本研究發(fā)現(xiàn)香蕉PME主要富集在香蕉的葉肉和保衛(wèi)細(xì)胞中，在從組培苗發(fā)育至抽蕾期的過程中，PME的表達(dá)量呈下降趨勢，尤其是袋苗和抽蕾期植株間的差異達(dá)到極顯著水平。香蕉葉片發(fā)育過程中，PME活性的變化趨勢與其表達(dá)量結(jié)果基本一致。在陸地棉(GossypiumhirsutumLinn.)的纖維發(fā)育過程中，GhPME1和GhPME2的表達(dá)峰值分別在開花后9 d和4 d出現(xiàn)，然后依次降低，PME在棉花纖維形成與發(fā)育過程中起著重要作用[15]。香蕉是一種巨型草本植物，葉片側(cè)脈發(fā)達(dá)以支撐巨大葉身，而果膠與纖維素等其他細(xì)胞壁成份與植物的機(jī)械支撐作用密切相關(guān)。因此推測香蕉PME也可能在香蕉葉片纖維的形成與發(fā)育過程中起著重要作用。此外，本研究在香蕉的葉脈韌皮部及葉脈間的木質(zhì)部中也觀察到高豐度的PME。類似地，Quentin等[28]也發(fā)現(xiàn)PME在亞麻下胚軸中的分布是不均勻的，其中表皮、皮層薄壁細(xì)胞的連接處以及木質(zhì)部中PME的表達(dá)量較高。他們認(rèn)為PME常和JIM5識別的酸性果膠可能存在共同表達(dá)的現(xiàn)象[39]。本研究中葉肉細(xì)胞中同時含有豐富的PME及不同甲酯化程度的HGs，在香蕉的葉肉細(xì)胞中是否也存在PME與酸性果膠共同表達(dá)的情況有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

據(jù)報道，保衛(wèi)細(xì)胞由放射狀排列的纖維素微纖維和果膠組成，并覆有1層角質(zhì)層[40]。Majewska-Sawka等[41]采用免疫組化方法分析了甜菜(BetavulgarisL.)葉保衛(wèi)細(xì)胞的組成成份，發(fā)現(xiàn)JIM7抗原均一地分布在保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞壁中，但未檢測到JIM5所識別的酸性果膠，后者在表皮細(xì)胞中含量則比較豐富。這與我們的結(jié)果類似：在香蕉葉片的保衛(wèi)細(xì)胞中只富含高度甲酯化的HG，而只能偶爾檢測到JIM5所識別的HG，不能檢測到未甲酯化、鈣聯(lián)的HG。保衛(wèi)細(xì)胞是運(yùn)動細(xì)胞，通過開閉運(yùn)動控制進(jìn)入葉子的氣體的量，而它的這種運(yùn)動能力由果膠所賦予，低的果膠甲酯化程度往往使植物失去彈性[42-43]，因此本實(shí)驗(yàn)中所獲得的結(jié)果與上述結(jié)論相一致。

總之，植物細(xì)胞壁是植物與外界接觸的第一道物理屏障，植物細(xì)胞壁果膠除了與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)外，還參與植物抵抗生物與非生物脅迫過程。PME是影響細(xì)胞壁果膠甲酯化程度的關(guān)鍵酶。本研究探討了香蕉不同甲酯化程度HGs及PME在香蕉不同株齡葉片中的組織與細(xì)胞定位情況及相對含量的變化，可為進(jìn)一步研究PME及其調(diào)控下的HGs對植物生長發(fā)育的影響及逆境脅迫的響應(yīng)機(jī)制提供參考依據(jù)。

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A、D、G、J和M. 組培苗；B、E、H、K和N. 袋苗；C、F、I、L和O. 抽蕾期植株。A、B、D、E、G、H、J、K、M和N Bar=50 μm，C、F、I、L和O Bar=100 μm。Ep. 表皮；GC. 保衛(wèi)細(xì)胞；LV. 葉脈；Me. 葉肉；Ph. 韌皮部；Sc. 厚壁組織；Xy. 木質(zhì)部圖版Ⅰ　不同甲酯化程度聚半乳糖醛酸在不同株齡香蕉葉片中的免疫定位Fig. A, D, G, J and M . Tissue-cultured seedlings; Fig. B, E, H, K and N. Bag seedlings; Fig. C, F, I, L and O. Inflorescence emerging plants. Fig. A, B, D, E, G, H, J, K, M and N. Bars=50 m; Fig. C, F, I, L and O. Bars=100 m. Ep. Epidermis; GC. Guard cell; LV. Leaf vein; Me. Mesophyll; Ph. Phloem; Sc. Sclerenchyma; Xy. XylemPlate Ⅰ　Immunolocalization of homogalacturonans at different methyle-esterification degrees in banana leaves at different developmental stages

BS. 維管束鞘；GC. 保衛(wèi)細(xì)胞； Me. 葉肉；Ph. 韌皮部。Bar=20 μm圖版 Ⅱ　果膠甲酯酶及不同聚半乳糖醛酸在香蕉組培苗葉表皮(A～F)、葉脈及葉肉(G～L)中的免疫定位BS. Bundle sheath; GC. Guard cell; Me. Mesophyll; Ph. Phloem; Bar=20 μmPlate Ⅱ　Immunolocalization of Pectin methylesterase. (PME) and different homogalacturonans in the epidermis (A-F), the vein and mesophyll (G-L) of tissue-cultured banana leaves

(編輯:潘新社)

Changes in Homogalacturonans at Different Esterification Degrees during the Development of Banana (Musaspp. AAA) Leaves MA Juan1, FAN Wei1, LI Xiaoquan2, CHEN Houbin1, XIE Ling1, LIU Jing1,

WU Xi1, YUAN Meng1, XU Chunxiang1*

(1 College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2 Institute of Biotechnology, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China)

For better understanding the functions and mechanism of PMEs and HGs in the growth and development of banana and in the defense of banana to the stresses, we traced the spatial and temporal abundance and distribution of banana pectin methylesterases (PMEs) and five homogalacturonans (HGs) at different methyl-esterification degrees (MDs) in banana leaves at different developmental stages using immuno-fluorescence labeling techniques. In addition, enzyme activity of PMEs was also tested. The results indicated that: (1) PMEs located mainly in the mesophyll and guard cells in tissue-cultured banana seedlings. Both the level and activity of PMEs decreased with the development of the plant. (2) HGs at different MDs also mainly appeared in mesophyll cells in tissue-cultured plants and their contents reduced gradually with the development of plants, though the speed varied with each other. However, the distribution of these HGs in the epidermis, the guard cells and the vein of banana leaves showed differential patterns. The MDs of HGs present in the guard cells was relatively high. These results indicated that PMEs and five tested HGs were mainly present in the mesophyll. During the development of banana leaves, the levels of these HGs showed similar trend to that of PMEs.

banana (Musaspp.); homogalacturonan; immuno-localization; leaves; pectin methylesterase

1000-4025(2016)07-1357-09

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.07.1357

2016-03-31;修改稿收到日期:2016-07-04

國家自然科學(xué)基金(31272117)；廣東省自然科學(xué)基金(2015A030313421)；廣東省科技攻關(guān)(2014A020208111)

馬娟 (1988-)，女，碩士，從事果樹生理研究。E-mail：775338157@qq.com

徐春香，教授，博士生導(dǎo)師，從事果樹生理研究。E-mail：chxxu@scau.edu.cn

Q945.6+4

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