双谐振压电细胞术实时定量植物细胞力与黏弹性

目的植物细胞壁-质膜-细胞骨架连续体是一个高度动态的结构,其中植物细胞壁-质膜-细胞骨架界面力的动态变化在植物生长发育与应答环境胁迫中起了非常重要的作用。可是目前尚无合适的方法实时监测植物细胞力的变化,特别是以无损、动态的方式。方法建立了一种新开发的双谐振压电细胞术(DRPC),用于动物细胞力与黏弹性的同时定量测定。结果本研究将DRPC拓宽用于植物细胞力与黏弹性的定量测定与研究。经植物细胞薄壳模型与应力分析,用杨-拉普拉斯公式根据细胞表面应力求出膨压,结果发现,植物细胞膨压与胞外渗透压值成负相关,但不成反比,表明细胞在不同渗透压下有一定的自我调节能力。在渗透压偏低时,膨压曲线呈现弹性——塑性变形响应,证明了植物细胞生长过程中细胞壁松弛的力学机制。在抗干旱、盐碱的应用中,抗性作物细胞的膨压或表面应力在胁迫下相较于野生型更加稳定、变化较小,发生不可逆塑性胁变的胁迫强度较大。此外,还比较了有壁细胞与去壁原生质体在干旱与渗透胁迫下的力与黏弹性响应,同样胁迫下、有壁细胞的力学参数变化远小于原生质体,抗性较强。结论本研究所建立的植物细胞力学测量技术可用于植物细胞壁-质膜-细胞骨架连续体的动态研究与作物品种抗逆性评估。