促生菌对大蒜根尖细胞有丝分裂的影响
促生菌对大蒜根尖细胞有丝分裂的影响 第29卷第3期
vo1.29No.3
长春师范学院(自然科学版)
JoumalofCkangehunNorma]University(NaturalScience)
2010年6月
Jun.2O1O
促生菌对大蒜根尖细胞有丝分裂的影响
韩德复,辛丽丽 高扬,
(长春师范学院生命科学学院,吉林长春130032)
[摘要】用不同促生菌(u4,cc9),促生菌加不同浓度NaCI溶液处理大蒜根尖,并在处理的当天和第
2,4,6,8和1O天通过常规染色压片技术对大蒜根尖细胞有丝分裂进行观察.结果显示:经过促生菌处
理的大蒜根尖细胞有丝分裂指数随时间的延长呈现出明显的升高趋势;用NaCI溶液处理的大蒜根尖细胞
有丝分裂指数则有明显的下降趋势,并且诱发产生了染色体桥,染色体粘连,核出芽,不均等分裂,微核
等畸变现象;用NaC1和促生菌共同处理大蒜根尖细胞时,随时间的延长有丝分裂指数缓慢升高.提示:
促生菌在盐渍化土壤中仍对大蒜根尖细胞有丝分裂具有一定的促进作用,而且时间越长促进效果越明显.
[关键词】促生菌;大蒜;NaCI;有丝分裂指数
[中图分类号]Q24【文献标识码】A[文章编号]1008—178x(20l0)03—0069—06 植物生长促生菌简称促生菌(PGPR),是指自由生活在土壤或定殖于植物根
,根内,叶的一类可促进植物
生长的有益细菌.uI2J其不仅具有固氮,溶磷作用,还有分泌植物生长激素,抗生素
类物质和促进植物生长等多
种功能.]国外对促生菌的研究较多,[]但国内在这方面的研究较少,只在促生菌的分离,筛选等方面有所报
道.随着微生物肥料的不断研制和开发,我国对植物促生菌的研究,开发和应用也将逐渐重视起来.[5】
自然界中各种生命活动都需要?的参与,NaCl是人类及动植物生存必需的离子化合物,但是多数植
物在盐渍条件下不能正常生长发育.[6-8]近年来由于全球淡水资源紧缺,土壤盐渍化加剧,使抗盐育种成为
各国关注的一个热点.虽然国内外应用组织和细胞培养技术筛选培育出一些植物的耐盐变异体,有关培养过
程诱导变异的遗传基础也取得一定进展,但大量工作集中在对耐盐植物的生理生化的基础研究[_1..,有关
促生菌对生长在盐渍化土壤中植物有丝分裂的影响尚未见报道. 本实验通过观察促生菌及其在不同浓度?Cl溶液胁迫下,随发育时间的延长对大蒜根尖细胞有丝分裂
的影响,探讨促生菌的作用机理,为研究促生菌作为一种生物肥料在盐渍化土壤中对植物生长发育的影响提
供细胞学依据.
l材料与方法
I.I材料
大蒜(AlliumsativumL),百合科植物,购于学校附近的农贸市场,附近没有污染源. 胰蛋白胨大豆肉汤培养基,促生菌U4和CC9菌液,0.4%和0.8%NaCI溶液. 1.2方法
将配制好的菌液喷施到培养大蒜(已培养10天)的灭菌草炭土(分装在培养钵中)上,共分9组处理:
(1)喷施无菌水为对照组;(2)喷施CC9菌液25ml;(3)喷施CC9菌液和0.4%NaCI各25ml;(4)喷施CC9
菌液和0.8%NaC1各25ml;(5)喷施U4菌液25ml;(6)喷施U4菌液和O.4%NaCI各
25ml;(7)喷施U4菌
液和0.8%NaC1各25ml;(8)喷施0.4%NaCJ25ml;(9)喷施0.8%NaC125ml. 培养的大蒜在处理的当天和第2,4,6,8和l0天分别于l2:2o左右剪取根尖,蒸馏水冲洗后放人新配
[收稿日期】2010—04—05
【作者简介】高扬(1957一),女,吉林九台人,长春师范学院生命科学学院教授,从事细胞生物学教学与研究.
?
69?
制的卡诺固定液中固定24h,转入70%的乙醇中保存.
取出大蒜根尖用蒸馏水冲洗2—3次,于lmol?L-1HCI60~C水浴中解离44.5min,用改良的石炭酸品红染
色液染色5—10min,压片,镜检.每个处理观察5条根尖约2000个细胞,计算有丝分裂指数(有丝分裂指数
(%)=分裂细胞数/观察细胞总数x100%),观察细胞分裂是否异常,并用日本进口的OLYPUSBX50照相.
1.3统计处理
运用生物统计学原理对镜检结果进行Tamhane检验.
2结果与
2.1不同处理时间不同处理条件对大蒜根尖细胞有丝分裂指数的影响 在不同的促生菌(U4,CC9)及不同浓度的NaCI溶液处理下,大蒜根尖细胞有丝分裂指数随发育时间
的延长而不同.0.4%NaC1处理组和0.8%NaC1处理组大蒜根尖细胞有丝分裂指数在处理后当天到第2天有
明显的上升趋势,之后随发育时间延长有明显的下降趋势.0.8%NaC1处理组下降趋势更为明显.U4和CC9
处理组则出现明显的上升趋势.而用促生菌和NaC1同时处理的各组也呈现出缓慢的微小上升趋势(图1).
,-,
敞
,_,
糕
皿
',
I
图l不同处理对大蒜根尖细胞有丝分裂指数的影响
一
对照组
—一0.4错NaCl
——一0.8jI5NaC1
—.一CC9弹
—.?一CC9+0.49I5NaCl
...
'一CC9.+0~8SNaC1
一U4=处理
一U4+0.49i6NaCl
…,IJ.4+0.8$NaCl
2.2不同处理条件下大蒜根尖细胞有丝分裂指数差异性分析
方差齐性检验发现方差不齐,因此运用Tamhane检验法进行多重比较分析. 处理2天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数存在显着性差异的处理组有:3处理组与5和7处理组.其他各
处理组问有丝分裂指数并无差异或差异性不显着.说明大蒜根尖细胞在经处理后发育2天时,各处理组之间
的有丝分裂指数差异性并不明显(表1).
表1处理2天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表 组别CK12345678
CK1.00o1.O00O.6611.00oO.89r71.Ooo1.O0o1.00o
11.O0o0.96o1.O0o1.0oO1.O001.O0o1.0o0 21.Oo01.0oOO.9601.0oo1.00o1.0oO
30.1340.0100.8270.0190.749
4O.I91.O001.O0o1.Oo0
51.O001.O0o1.O0o
61.0()o1.O0o
71.0oO
8
注:1—8组分别为0.4%NaCI处理组,0.8%NaCI处理组,CC9处理组,CC9+0.4%NaC1处理组,CC9+0.8%NaCI处理组,
U4处理组,U4+O.4%NaC!处理组,U4+O.8%NaCI处理组.其中p<0.05为显着差异;p<O.01为极显着差异(以下同).
?
70?
处理4天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数存在极显着性差异的处理组有:2处理组与3处理组.存在显着
性差异的处理组有:对照组与2处理组,2处理组与4处理组,3处理组与8处理组.其他各处理组间有丝
分裂指数并无差异,或差异性不明显.说明大蒜根尖细胞在经处理后发育4天时,各处理组之间的有丝分裂
指数差异性已经慢慢显示出来.特别是CC9处理组对大蒜根尖细胞有丝分裂的促进作用和O.8%NaC1处理组
的抑制作用呈现出极显着差异性(表2).
表2处理4天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表 组别CK12345678
CK1.00O0.010O.O851.O001.0o01.0o01.0001.000
11.0o0O.387O.9871.O000.9831.00o1.0o0 2O.00o0.0250.817O.1930.5130.718 30.941O.1361.0o0O.35l0.049
40.99l81.o()o1.O0oO.984
5O.钙I91.O001.0o0
61.00oO.995
71.0()0
8
处理6天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数存在极显着性差异的处理组有:3处理组与对照组处理组.存在
显着性差异的处理组有:3处理组与4处理组.其他各处理组间有丝分裂指数并无差异,或差异性并不明
显.说明大蒜根尖细胞在经处理后发育6天时,有丝分裂指数差异性在各处理组间已经逐渐明显.特别是
CC9处理组对大蒜根尖细胞有丝分裂的促进作用更加明显,对照组与CC9处理组间已呈现出极显着差异性
(表3).
表3处理6天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamha~多重比较概率值(P)表 组别CKl2345678
CK0.9991.00O0.0o0.267O.534O.2330.6200.996
1O.999O.167O.7860.627O.3O40.6710.90o 2O.5841.0001.0o00.95_41.0oo1.O00 3O.0340.9391.0()o0.8740.435 41.0oO0.9941.Ooo1.0oo
51.0o01.O0o1.ooO
61.0()0O.I5
71.O00
8
处理8天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数存在显着性差异的处理组有:3处理组与对照组,2和8处理组.
其他各处理组间有丝分裂指数并无差异或差异性不显着(表4). 表4处理8天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表 组别CKl2345678
CK1.Oo01.00oO.0320.8150.9340.3180.9811.O0o
l1.O000.2:擂0.900O.909O.45O0.9521.O00 2O.048O.70I50.817O.2390.9121.00o 30.161O.9791.O0oO.9710.010 41.O000.9991.O0o0.878
51.0()01.O0o0.986
61.0oO0.413
7O.l8
8
处理1O天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数存在极显着性差异的处理组有:2处理组与3和6处理组.存
在显着性差异的处理组有:1处理组与3和6处理组;2处理组与4处理组.其他各处理组间有丝分裂指数
并无差异或差异性显着.说明大蒜根尖细胞在经处理后发育l0天时促生菌(CC9,U4)处理组和与NaCI处
?
7l?
理组出现极显着性差异(表5).
表5处理1O天的大蒜根尖细胞有丝分裂指数T日mhane多重比较概率值(P)表 组别CK12345678
CK1.0001.O000.4450.7740.814O.433O.9260.966
11.Ooo0.0350.178O.2二O.033O.4530.703
2O.0o80.O42O.O54O.00『7O.13oO.28O
3O.60O.2971.0oOO.130O.伽
41.0000.5151.0oO1.0o0
50.2351.00o1.000
6O.1cr70.441
71.Oo0
8
2.3同一处理浓度不同发育时间大蒜根尖细胞有丝分裂指数差异性分析
运用Tamhane检验法对各组处理的大蒜根尖细胞有丝分裂指数进行多重比较发现:(2)CC9处理,第lO天
与第2,4天出现极显着差异,第2天与第8天出现显着差异,第6天与第lO天出现显着差异(表6);(3)CC9+
0.4%NaC1处理,第10天与第2,4,6天出现极显着差异,第1O天与第8天出现显着差异,第2天与第8天也出
现显着差异(表7);(4)CC9+0.8%NaCI处理,第l0天与第2天出现极显着差异,第10天与第4天出现显着差
异(表8);(5)u4处理,第lO天与第2天出现极显着差异(表9);(6)U4+0.4%NaC1处理,第2天与第1O天出现
显着差异(表10);(7)tJ4+0.8%NaCI处理,第1O天与第4天出现显着差异(表11). 而从图1已知,各处理组大蒜根尖细胞有丝分裂指数随发育时间的延长具有上升的趋势,由此可见各处
理组对大蒜根尖细胞有丝分裂的促进作用随发育时间的延长表现的越来越显着.其中(2)CC9处理较为显
着,(5)U4处理更为显着.
2.4NaCl对大蒜根尖细胞有丝分裂染色体畸变的诱导
在实验范围内,绝大多数细胞的有丝分裂过程是正常的,可以形成两个细胞.只有经过?Cl处理的大
蒜根尖细胞分裂出现异常现象,如染色体桥,不均等分裂,微核等畸变现象(图2). 表6CC9处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表 2天4天6天8天1O天
2天O.3020.119O.009O.0【)0
4天0.587O.0980.O02
6天O.2590.010
8天0.131
1O天
注:其中P<O.05,代表有显着差异;P<O.01代表有极显着差异(以下同). 表7CC'9+0.4%NaC1处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamlmne多重比较概率值
(P)表
2天4天6天8天lO天
2天0.08l0.140O.Ol9O.O00 4天O.7780.519O.009
6天0.355O.0o4
8天0.044
l0天
表8CC9+0.8%NaC1处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)
表
2天4天6天8天1O天
2天O.985O.09r70.155O.000 4天O.6650.64o0.019
6天1.O00O.724
8天0.984
1O天
?
72?
表9U4处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表
2天4天6天8天10天
2天0.965"O.427O.2290.002 4天O.99l60.9220.103 6天1.00o0.451
8天0.922
1O天
表lOU4+O.4%NaCI处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)
表
2天4天6天8天lO天
2天0.9990.353O.5630.014 4天O.9430.9410.338
6天1.0()0O.991
8天1.0oo
1O天
表l1+O.8%NaC1处理大蒜根尖细胞有丝分裂指数Tamhane多重比较概率值(P)表
2天4天6天8天l0天
2天0.7390.5O7O.89O0.0B5
4天O.321O.8460.O43
6天O.423O.273
8天O.o(;4
1O天
1.染色体桥;2.不均等分裂;3.微核
图2染色体畸变类型
3讨论
促生菌是利用植物与微生物相结合的技术来解决土壤,水源污染,以及修复被污染的环境.在根际的促
生菌可利用并降解植物产生的乙烯,用作营养和能源.乙烯浓度的降低,促使植物较快地生长,特别是根系
的生长发育,增加对营养的吸收,从而加速了植物生物量的积累.【l] 在NaC1的胁迫下会降低大蒜根尖细胞有丝分裂指数,有资料显示这是由于NaCI影响了细胞内原有代谢
过程,改变了细胞内原有的物质平衡,尤其是某些蛋白质表达方式的改变[9,12】,会阻止细胞向分裂态转化,
相应地延长了细胞周期,导致根尖生长缓慢[13].在本实验中还观察到染色体畸变的现象.
用NaC1处理大蒜,观察其根尖细胞有丝分裂发现,处理液浓度越高,处理时间越长,细胞有丝分裂指
数越低,说明有丝分裂指数与处理液浓度和处理时间呈负相关.这一结果与用NaC1溶液培养大蒜的结果一
致.[14]生长在喷施不同浓度NaC1溶液(0.4%,0.8%)的同时喷施促生菌的土壤中的大蒜,其根尖细胞有丝
分裂指数与生长在只喷施NaC1溶液的土壤中的大蒜根尖细胞有丝分裂指数间存在明显差异,形成了大蒜根
尖细胞不同处理组之间生长速度的差异.
植物的生长发育依赖于细胞的有丝分裂,而细胞的有丝分裂要受到诸多因素的影响.较高浓度的NaCI
对植物可以看作是一种毒害作用.[14]而促生菌是一种能促进植物生长的微生物,在两者的共同作用下大蒜根
?
73?
尖细胞的有丝分裂指数仍然随时间的延长呈现出缓慢的升高趋势,由此可见在盐渍化的土壤中,促生菌仍然
能发挥出一定的促进植物生长发育的作用.
[参考文献】
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TheEffectofGrowthPromotingBacteriaontheMitosisofRootTipCellsofGarlic GAOYang,HANDe—fu,XINLi—li
(SchoolofLifeScience,ChangchunNormalUniversity,Changchun130032,China) Abstract:Theroottipofgarlicwastreatedwithdifferentgrowthpromotingbacteria(U4,CC9)andgrowth—promotingbac—
teriaindifferentconcentrationsofNaC1solution,andthemitosisofroottipcellsofgarlicwasobservedbyconventionaldye—
ingsquashtechniqueatthedayoftreatmentand2,4,6,8and10daysposttreatment.Theresultsshowedthatthemitotic
indexofroottipeeHsofgarlictreatedbygrowthpromotingbacteriaincreasedsignificantlywiththepassageoftime,whilethe
mitoticindextreatedbyNaCIsolutiondecreasedsificanfly,andthedistortionphenomenonofchrortmsomebridge,chrome—
somesticking,nuclearbudding,asymmetricdivisionandmicronucleusaI1einduced;themitoticindexincreasedslowlywith
thepassageoftimewhentheroottipceilsofgarlicintheCO—
treatmentofNaClandgrowthpromotingbacteria.Theresults
suggestedthatthegrowthpromotingbacteriainsalinesoilstillhadapromotingeffectonthemitoticofroottipceHsofgar—
lic,andthelongertimewas,themoleobviousthepromotingeffectwas. Keywords:growthpromotingbacteria;garlic;NaCI;mitoticindex ?
74?