2结果与分析


2．1空白测定液中沙冬青和绿豆幼根根冠细胞静息膜电位


静息膜电位是细胞中各离子处于电化学平衡时的电位。在实际情况下，膜外通过浴液中的参考电极接地(零电位)，故静息电位为负值]。Wang等报道水稻的静息膜电位为一120～一140mV，Miller等IB测得大麦的跨膜电位为⋯120 160mV。本实验以Ag／AgC1为参考电极，以100mmol／LKC1为测试微电极的灌充液，测得沙冬青和绿豆幼根在空白测定液中的相对静息膜电位(见表2)。


2．2一价阳离子氯盐的种类和浓度对沙冬青和绿豆幼根根冠细胞膜电位的影响


盐胁迫可以引起植物根冠细胞膜电位去极化。本实验比较了不同盐处理下，沙冬青和绿豆根冠细胞膜电位的变化特点。结果表明，膜电位发生去极化的过程主要包括两个阶段：盐分加入到植物根际周围时，一价阳离子经过根自由空间到达细胞表面，引起膜电位的去极化，这种去极化是一个纯电化学的过程，即极化的去极化；离子透过细胞膜进人胞内，进一步引起膜电位的去极化，这一阶段膜电位变化的差异与植物的种类、离子的浓度和植物对不同离子的吸收和跨膜转运机制有关。本文以100mmol／LNaC1处理为例(如图1所示)。

图1 100mmo1／LNaC1对沙冬青和绿豆根冠细胞膜电位的影响从图1可以看出，两种植物对NaC1作用的原初响应非常快，在3s左右就完成了去极化过程。其中，绿豆膜电位去极化过程表现出明显的两个上升阶段。两个阶段膜电位变化的斜率分别为171和51(表3)。对于沙冬青来说，膜电位上升的第1阶段斜率为136，小于绿豆；第2阶段上升变化不明显。


这一现象说明沙冬青对于盐离子进入根自由空间以及进一步跨膜进入胞内的抵抗能力都要强于绿豆。我们用同样的方法计算出50、100和200 mmol／LNaC1、KC1和LiC1处理下，两种植物根冠细胞膜电位去极化过程中两个阶段的斜率，进一步分析不同种类和浓度的一价阳离子对沙冬青和绿豆根冠细胞膜电位的影响(表3)。表3中所列数据均为3次重复试验的平均值。


对于同一浓度、不同阳离子而言，我们主要考察膜电位变化第1阶段的斜率。以100mmol／L盐处理为例(见图2)。图2显示：K处理下根冠细胞膜电位变化的斜率大于Na处理下的，二者又都大于Li处理下的。IJi、Na、K同为碱金属元素，它们在水溶液中水合离子有效半径K(300pm)<Na(400pm)<Li(600pm)。离子的理化性状(离子半径和价数)直接影响离子在根自由空间的迁移速率。也就是说，K在根自由空间的迁移速率最大，Na次之，Li最小。由此可见，水合离子有效半径越小，离子迁移速率越快，相同时间到达细胞膜表面的离子越多，因此引起的膜电位去极化程度相对越高。

图2 100 mmol／L阳离子对沙冬青和绿显膜电位变化第1阶段斜率的影响


对于同一阳离子、不同浓度而言，在膜电位变化的第2个阶段，即离子跨膜转运过程中所引起的膜电位变化阶段，沙冬青和绿豆去极化的斜率随着盐处理浓度的增加也表现出较大的差异。以不同浓度下NaC1处理为例(见图3)。


低浓度下，沙冬青和绿豆膜电位去极化的斜率相对较小。随着Na浓度的升高，二者的斜率都逐渐增大。绿豆的斜率一直大于沙冬青。这一现象一方面说明，植物对于低浓度盐胁迫具有一定的内在调节和抵抗能力。另一方面，对于抗盐性强的沙冬青来说，它对盐离子跨膜进入胞内的阻拦要强于绿豆。因此，我们认为膜电位的变化能够在一定程度上表征不同植物抗盐性的差异，在相同盐胁迫条件下，抗盐性强的植物，其细胞膜电位变化幅度相对较小，具有更强的自我调节细胞内外离子平衡的能力；而抗盐性弱的植物，细胞膜电位变化幅度相对较大。

图3不同浓度NaC1对沙冬青和绿豆膜电位变化第2阶段斜率的影响


2．3沙冬青和绿豆幼根根冠细胞膜电位与质膜H一ATPase活性的关系


质膜是细胞中对环境胁迫极为敏感的部位，人们对H*-ATPa。的电镜细胞化学定位及离体质膜H+一ATP的活性做了较多研究n。但是直接测定活体植物器官细胞膜电位与质膜H~-ATPase活性的关系尚无报道。本研究考察了质膜H ATPase活性抑制剂Vanadt。对活体植物细胞膜电位的影响(图4)图4A为对照，即未经Vanadate处理，直接加入100mm0IlLNaC1后膜电位变化时程图；图4B是加入Vanadate10min后，再加入100mmol／LNaC1的膜电位变化时程图。

图4含v nadat的培养液与对照液中100mmol／LNaC1对沙冬青和绿豆细胞膜电位的影响


式趋势虽然不明显，但是从两种处理下膜电位去极化斜率的变化可以发现，沙冬青和绿豆膜电位变化第2阶段的斜率变化要明显大于直接进行NaC1处理下(见表4)。也就是说，Vanadate将质膜H一ATP。活性抑制以后再进行盐处理，离子在跨膜转运过程中胞内离子外排受到一定程度限制，导致膜电位去极化增强。分析原因，主要是质膜H一ATPase的活性被抑制，不能水解ATP驱动质子运出胞质，也不能为次级转运体提供足够的能量将过多的Na+泵到胞外基质或液泡中，因此细胞内的净阳离子数增多所致。

以往研究表明，钒酸盐(Vanadate)对活体质膜H+一ATP。活性的原初抑制作用是非常明显的⋯。通过非损伤微测技术测定根冠表面离子流，我们发现，在测定液中加入1mmol／L Vanadate约5min后，沙冬青和绿豆幼根表面的H外流量几乎趋近于零。但是大约30min以后，H外流量又有所回升，这一现象可能是因为植物本身存在一种很强的自我调节功能，以恢复H一ATPase的活性，从而维持植物的正常生长。本试验在加入Vanadate约10rain后测定膜电位，在原初抑制作用时间范围内。