青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香薷挥发油胁迫的响应.pdf

2023年36 卷7 期Vol.36No.7引用格式：周汐婕，肖云星，谢雨思，马丹炜.青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香需挥发油胁迫的响应J.西南农业学报，2 0 2 3,36（7）：139 3139 9.Zhou X J,Xiao Y X,Xie Y S,Ma D W.Developmental characteristics of Hordeum vulgare L.root border cells and their responses to volatile oil of Elsholt-zia densa Benth.J.Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(7):1393-1399.D0I:10.16213/ki.scjas.2023.7.005.西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香挥发油胁迫的响应1393周汐婕，肖云星,谢雨思,马丹炜（四川师范大学生命科学学院，成都6 10 10 1）摘要：【目的】探讨农作物青稞（Hordeumvulgare L.）根边缘细胞（Rootbordercells，RBCs）对挥发油的防御响应机制，为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据。【方法】采用纯琼脂悬空气培养法，在研究青稞RBCs发育特性基础上，探讨青稞RBCs从细胞活性、粘胶层厚度、胞内活性氧（Reactive oxygen species,ROS）水平变化以及细胞死亡类型等方面对不同浓度密花香需（El s h o l t z i a d e n s a Be n t h.）挥发油的响应。【结果】青稞RBCs围绕根尖形成保护层，细胞形态呈圆形、弧形以及杆形，细胞长30 150m，宽10 30 m；在5 40 mm根长范围内，青稞RBCs数量与根长呈正相关，在根长40 mm时达到峰值（12 6 3个），此时RBCs数量为根长5mm时的2.37 倍；不同根长的RBCs存活率均维持在9 0%以上。经过密花香挥发油处理的青稞RBCs出现浅橘红色荧光，细胞核呈现橘红色荧光亮斑,RBCs活性丧失。随着挥发油处理浓度增加，青稞RBCs粘胶层厚度与细胞活性呈浓度依赖性变化；与对照相比，在最高浓度0.1L/uL作用下，青稞RBCs粘胶层厚度增加1.6 4倍，细胞活性下降59.8 3%；同时，细胞内ROS水平呈上升趋势，在T3(0.06L/L）浓度处理下ROS相对荧光值达到最高（2.2 3）；当挥发油和泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK共同作用时，由挥发油引起的细胞活性降低现象得以缓解，与未使用Z-VAD-FMK相比，细胞活性升高17.3%。【结论】青稞RBCs受到密花香挥发油胁迫后，通过增厚粘胶层抵御外界胁迫侵害，并产生ROS诱导细胞凋亡，从而缓解化感毒性。关键词：青稞；根边缘细胞发育；挥发油；化感胁迫响应中图分类号：S512.3Developmental characteristics of Hordeum vulgare L.root bordercells and their responses to volatile oil of Elsholtzia densa Benth.Abstract:ObjectiveThe present study aimed to elucidate the defense response mechanism of Hordeum vulgare L.root border cells(RBCs)to volatile oil and provide theoretical basis for crop yield preservation and increase in farmland ecosystem of Qinghai-Tibet Plateau.MethodThe pure agar suspension air culture method was adopted.Based on the research of development characteristics of H.ulgare RBCs,the chan-ges of activity,the mucilage layer thickness,intracellular reactive oxygen species(ROS)levels and cell death types of H.vulgare RBCstreated with different concentrations of Elsholtzia densa Benth.volatile oil(0,0.02,0.04,0.06,0.08 and 0.1 L/L)were investigated.Result The RBCs of H.vulgare which were round,arc and rod-shaped formed a protective layer around the root tip.The cells were 30-150m long and 10-30 m wide.In the range of 5-40 mm root length,the number of RBCs of H.vulgare was positively correlated with theroot length,and reached the peak(1263)when the root length was 40 mm.In this case,the number of RBCs was 2.37 times that when theroot length was 5 mm.The survival rate of RBCs with different lengths was above 90%.After treatment with volatile oil of E.densa,the RBCsof H.vulgare showed light orange red fluorescence,and the nucleus showed bright orange red fluorescence spots,which indicated the loss ofRBCs activity.With the increase of the concentration of volatile oil,the mucilage layer and cell activity of the RBCs of H.vulgare changed in aconcentration dependent manner.Compared with the control,at the highest concentration of O.1 L/L,the mucilage layer of the RBCs in-creased by 1.64 times,and the cell activity decreased by 59.83%.At the same time,intracellular ROS levels showed an upward trend,and theROS relative fluorescence value reached the highest(2.12)at T3 concentration(0.06 L/L).When the volatile oil and pan-caspase inhibi-收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 8基金项目：四川省科技厅应用基础重点项目（2 0 2 0 YJ0335）；第四次全国中药资源普查（2 0 19 PC006）第一作者：周汐婕（2 0 0 0），女，硕士，主要从事化感作用研究。E-mail:通讯作者：马丹炜（19 6 3），女，博士，教授，主要从事化感作用研究。E-mail：d a n w e i 10 ma 12 6.c o m文献标识码：AZHOU Xi-jie,XIAO Yun-xing,XIE Yu-si,MA Dan-wei(College of Life Science,Sichuan Normal Universtiy,Chengdu 610101,China)文章编号：10 0 1-48 2 9(2 0 2 3)7-139 3-0 71394tor Z-VAD-FMK were combined together,the decrease in cell activity caused by volatile oil was alleviated,and the cell activity was increasedby 17.3%compared with that without Z-VAD-FMK.ConclusionJThe RBCs of H.ulgare resist the external stress by thickening the mucilagelayer,and produce ROS to induce cell apoptosis after the stress of volatile oil of E.densa,thereby further alleviating its allelopathic toxicity.Key words:Hordeum vulgare L.;Root border cells development;Volatile oil;Response to allelopathic stress【研究意义】青藏高原独特的“高”“寒”自然环境,形成了高寒草甸敏感脆弱的生态系统 。受到全球气候变化、人类干扰以及过度放牧等因素的影响，青藏高原草地逐渐退化，毒杂草扩张，严重威胁了青藏高原农作物的生长2 。青稞（Hordeum vul-gare L.)因具有适应性广、耐寒、抗逆能力强等特点，常被种植在海拔140 0 410 0 m的地方3,是青藏高原地区极为重要的农作物4。探究青稞面对毒杂草扩张采取的防御响应机制为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据。【前人研究进展化感作用是指植物通过淋溶、挥发、残株分解等途径向周围环境释放化感物质，从而对周围植物或微生物造成有利或有害影响5,其中负面影响被称为化感胁迫。类似于人侵植物的“新武器假说”，除了争夺光照、水分、养分等资源竞争外，毒杂草例如黄花棘豆（Oxytropis ochrocephala）、瑞香狼毒（St e l l e r a c h a ma e j a s me）、黄帚吾（Ligularia virgau-rea）等会利用化感作用提高自身的竞争力7 。根边缘细胞（Rootbordercells，RBCs）由根冠分生组织发育形成,被程序化分离后聚集在根冠周围,并与其分泌的粘液共同组成根胞外陷阱（Root extracellulartraps,BETs）【。当受到包括化感作用在内的外界胁迫时,BETs能吸附、中和土壤中的有毒物质,调节根际环境，保护根尖免遭伤害，是植物抵御土壤环境胁迫的的重要屏障9 。植物产生的RBCs对外界刺激十分敏感,其数量因种类而异，大多数植物每天都会产生数千个具有特殊基因表达模式、代谢活跃的RBCs10。以往研究更关注化感物质对受体植物RBCs防御功能以及周围环境的干扰作用,而忽略受体植物RBCs对化感胁迫的防御响应6,1。密花香（El s h o l t z i a d e n s a Be n t h.）是唇形科（Labiatae）香需属（Elsholtzia）芳香类的多年生草本植物，含有丰富的挥发油12】,是青藏高原农田生态系统常见的优势毒杂草13,其水浸提液对受体植物具有显著的化感抑制效应14。在密花香需不断扩张的同时,其挥发性化感物质必定会通过土壤吸附、残株腐解等途径不断进入土壤作用邻近植物的根系15。而青稞RBCs为了保护根尖会作出怎样的响应并未得到解决。【本研究切入点】以密花香挥发油为供体，采用纯琼脂悬空气培养法，在研究青稞RBCs发育特性的基础上,探讨青稞RBCs从细胞活性、粘胶层厚西南农业学报度、胞内ROS水平变化以及细胞死亡类型等方面对不同浓度密花香需挥发油的响应。【拟解决的关键问题】探讨农作物青稞RBCs面对密花香需挥发油化感胁迫的响应机制，为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据。1材料与方法1.1材料及来源供体植株密花香需，2 0 19 年7 月采于四川省阿坝藏族羌族自治州红原县阿西乡（10 2 55.9 44E，3341.023N）的高寒草甸。该地海拔347 0 m，属高原寒温带湿润季风气候，常年无夏，无绝对无霜期16 。青稞种子购于四川省甘孜藏族自治州道孚县。泛 Caspase 抑制剂 Z-VAD-FMK(20 mmol/L 0.02mL)和活性氧检测试剂盒购于上海碧云天生物科技有限公司。1.2挥发油母液的制备将采集的成熟期密花香全株阴干后剪成12cm的小段，采用水蒸气蒸馏法提取密花香需挥发油17 ,经无水 Na,SO4除水后置于棕色试剂瓶-2 0保存。取挥发油10 L,用体积分数为2 5%的二甲基亚砜（DMSO)稀释至10 0 L得到0.1 L/L挥发油处理母液。1.3材料培养及处理1.3.1材料培养挑选颗粒饱满、大小均一的青稞种子，用0.5%KMnO4溶液消毒10 min，蒸馏水清洗6 次后置于2 5恒温培养箱浸种12 h,转移至铺有湿润双层无菌纱布的瓷盘中继续在2 5环境中无光照催芽2 4h。待种子露白后，胚根朝外插人装有0.8%质量分数纯琼脂的培养瓶（容积2 0 0 mL、直径9 cm、高8.5 cm)中无光照倒置培养15。1.3.2RBCs的收集待青稞根长达到5、10、15、20、2 5、30、35、40、45和50 mm时，分别随机剪取5mm根尖10 个,置于装有10 0 L ddH,0的离心管中,漩涡振荡30 s，吸出细胞悬液，再用50 LddH,0冲洗根尖2 次，收集细胞悬浮液并用微量进样器（规格10 0 0 L)吸打34次，使成团的RBCs分离,制得细胞悬液15。1.3.3试验处理A组：分别吸取挥发油母液1、2、3、4和5L,用DMSO补充至5L配置成浓度为0.02、0.0 4、0.0 6、0.0 8 和0.10 L/L的处理液（记36卷7期为 T1、T 2、T 3、T 4 和 T5,T5 与挥发油处理母液的浓度一致）。加人2 0 0 L根长为40 mm时制得的细胞悬液（此时RBCs数量达到峰值，活性较高）并混匀。以5L25%体积分数的DMSO为溶剂对照，以5LPBS溶液为阴性对照（记为Control），所有处理均置于2 5恒温培养箱中暗培养30 min，每个处理重复6 次。B组：分别将5LPBS溶液（Con-trol）、5L挥发油处理母液、5L挥发油处理母液+泛Caspase 抑制剂Z-VAD-FMK（终浓度为10mol/L）（记为Mixture）加人装有2 0 0 L细胞悬液的离心管中,混匀并置于2 5恒温培养箱中暗培养30min,每处理重复6 次。处理结束后,用蒸馏水漂洗2 次进行指标测定。1.4指标测定1.4.1RBCs原位观察随机取1个长度约为4.0cm的根尖置于载玻片上，在根尖上滴1滴蒸馏水，将根冠浸人水中数秒后滴1滴吖啶橙/溴化乙锭（A O/EB）染液，室温下避光染色3min，用NikonE-CLIPSE55i荧光显微镜观察并拍照。1.4.2RBCs形态观察和数量测定在载玻片上滴1滴细胞悬液，用0.1%质量分数的番红溶液染色，再用测微尺测定细胞大小，每个细胞长度和宽度各测定3次,测定每种形态的细胞各10 个。参考Ku-bo等18 的方法,取10 L细胞悬液于细胞计数板上，滴加5L1%体积分数的台盼蓝染液,均匀混合后室温避光染色5min，立即在NikonECLIPSE55i显微镜下计数观察并统计细胞存活率，染成蓝色的为死细胞,未着色的为活细胞。每个处理重复8 次。计算细胞数量：周汐婕等：青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香需挥发油胁迫的响应数据为平均值标准差。2结果与分析2.1青青稞RBCs的发育特性2.1.1青稞RBCs的形态特征青稞RBCs围绕根尖释放，形成RBCs群保护层（图1-A）；青稞的RBCs呈弧形（图1-B）、椭圆形（图1-C）和杆形（图A1395细胞个数/mL=N/4104稀释倍数式中,N为4个16 格细胞总数。1.4.3RBCs粘胶层厚度测定参考Ropitaux等19 的方法,取细胞悬液8 L,加入8 L印度墨水均匀混合后染10 min，用NikonECLIPSE55i显微镜在明场下40 观察并拍照测量粘胶层厚度。每处理测5个细胞，每个细胞测6 个不同位置。1.4.4RBCs 活性测定参考Singh等2 0 的方法，取细胞悬液2 0 L加人离心管中,滴加8 LAO/EB混合染液并混匀，染色2 min。LEI C A D M 30 0 荧光显微镜下观察并拍照。每个处理重复5次。橘红色为死细胞,绿色为活细胞。统计死亡细胞的数量和细胞总数,计算RBCs存活率：RBCs存活率=活细胞数/总细胞数10 0%1.4.5RBCs内ROS含量测定按照上海碧云天生物科技有限公司的ROS检测试剂盒操作说明，用多功能细胞分析仪（SpectraMax M2,Molecular De-vices，美国）在激发波长为48 8 nm、发射波长为52 5nm下测定 ROS 相对荧光值15 1.5数据统计与分析用SPSS20.0对相关指标进行单因素方差分析（O n e-w a y A NO VA）和Tukey检验多重比较（LSD）。B25mD25m200mA：荧光显微镜下根尖释放出来的青稞RBCs;B、C、D 为普通光学显微镜下的不同形态青稞RBCs;B:弧形；C：椭圆形；D：白色箭头所示为杆形细胞。A为AO/EB染料染色，B、C 和D为番红溶液染色。A:The RBCs of H.vulgare release from root tip under fluorescence microscope;B,C,D are different forms of H.vulgare RBCs under common lightmicroscope;B:Arc;C:Oval;D:The white arrow shows the rod cell.A is AO/EB dye staining,B,C and D are saffron solution stainings.25m图1青稞根边缘细胞形态Fig.1The morphology of H.uulgare root border cells139614001200100800600Ff4005101520253035404550根长（mm)Root length每组处理进行8 个重复。图中数据为平均值标准差。不同小写字母表示Tukey检验多重比较（LSD）下不同处理组之间在95%水平上差异显著。下同。8 replicates are performed for each treatment.Data in the figure aremean standard deviation.Different lowercase letters indicate thesignificance of the difference between treatment groups at the 95%level under Tukey test multiple comparison(LSD).The same as be-low.Fig.2 Quantitative characteristics of H.vulgare root border cells1-D），其中椭圆形细胞长30 50 m，宽16 30m;弧形细胞长40 9 0 m,宽15 30 m,杆形细胞长40 12 0 m,宽10 30 m。2.1.2青稞RBCs的数量特征从图2 可知,在根长5 50 mm，随着根长增加,青稞RBCs数量逐渐增加；当青稞根长为40 mm时,RBCs数量达到最高，AControlT3A为挥发油作用下青稞RBCs及其粘胶层显微图;B为RBCs粘胶层厚度变化趋势图。图A中白色箭头所指的包裹在细胞周围的胶状物质为粘胶层。每组处理进行5个重复。A is the micrograph of H.vulgare RBCs and its mucilage layer under the action of volatile oil.B is the trend chart of RBCs mucilage layer thickness.The whitearrow in figure A points to the gelatinous material surrounding the cell as the mucilage layer.5 replicates are performed for each treatment.西南农业学报细胞数量一细胞存活率Cell numberCell viability交abcdde图2 青稞根边缘细胞的数量特征T1T4图3密花香挥发油作用下青稞根边缘细胞粘胶层厚度的变化Fig.3Changes of the mucilage layer thickness of the root border cells of H.vulgare exposed to the volatile oil from E.densa36卷约为12 6 3个，此时RBCs数量为根长5mm时的1002.37倍。随着根长增加,RBCs数量逐渐下降。不同根长之间的RBCs存活率无显著差异（P0.05），80存活率均维持在9 0%以上。（%）bccd6040200T2T525 um2.2青稞RBCs对密花香薰挥发油的响应2.2.1密花香挥发性油处理下青稞RBCs粘胶层厚度的变化本研究的溶剂对照组和阴性对照组的粘胶层厚度等各种指标均无显著差异（P0.05）,排除溶剂DMSO 对RBCs 的影响。与对照相比,除最低浓度T1(0.02 L/L)之外,其余挥发油处理组均存在显著差异（P0.05）。随着密花香需挥发油浓度增大,RBCs粘胶层逐渐增厚（图3）。在最大处理浓度T5(0.1L/L）下，密花香挥发油处理后的RBCs粘胶层厚度为对照组的2.6 4倍。密花香挥发性物质对青稞粘胶层RBCs有增厚效应。2.2.2密花香挥发油处理下青稞RBCs活性的变化经AO/EB染色后,与对照组相比,经过密花香需挥发油处理的青稞RBCs呈现浅橘红色荧光，细胞核呈现橘红色荧光亮斑，甚至部分细胞核已经裂解（图4-A），表明RBCs活性丧失，挥发油诱导了RBCs 凋亡。不同挥发油处理组的细胞活性均与对照组呈显著差异（P0.05）,在最大浓度T5（0.1L/L)处理下，细胞活性仅为对照组的40.17%，这说明密花香挥发油处理下，青稞RBCs活性下降且表现出明显的浓度依赖（图4-B）。2.2.3密花香需挥发性物质处理下青稞RBCs内ROS含量的变化随着密花香需挥发油浓度增高，青稞RBCs内ROS含量呈上升一下降一上升趋势，B10r(wml)直864C20对照T1T2T3T4T5Control挥发油处理Volatile oil treatmentaababbca7期周汐婕等：青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香需挥发油胁迫的响应1397BAControlT3A为挥发油作用下的青稞RBCs的荧光显微图,绿色代表活细胞，橙红色表示细胞出现死亡特征;B表示RBCs活性的变化。每组处理进行5个重复。A is the fluorescence micrograph of H.vulgare RBCs under the action of volatile oil,green represents living cells,and orange red represents cell death;B shows changes in RBCs activity.5 replicates are performed for each treatment.图5密花香挥发油作用下青稞根边缘细胞中ROS相对含量的变化Fig.5 Changes of reactive oxygen species relative content in H.vulgareroot border cells exposed to the volatile oil from E.densa均与对照组呈显著差异（P0.05,图5）。ROS相对荧光值在T3浓度(0.0 6 L/L)处理下达到峰值(2.23）。随着挥发油浓度增高,细胞活性不断减低可以推断,青稞RBCs在密花香需挥发油诱导下发生了氧化损伤，进而导致细胞调亡。当挥发油与泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK共同处理RBCs 时,挥发油对RBCs的致死效应有所缓解（图6）,与未使用Z-VAD-FMK相比,细胞活性升高17.3%，进一步证实了密花香需化感作用诱导的青稞RBCs死亡类型为调亡。3 讨 论3.1青稞RBCs的发育特性高等植物RBCs的形状、数量、活性受到植物种T1T4图4密花香挥发油作用下对青稞根边缘细胞活性变化Fig.4Root border cells viability of H.vulgare exposed to the volatile oil from E.densa3.0ab2.5ab2.01.51.00.50.0对照T1Control挥发油处理Volatile oil treatment每组处理进行6 个重复。6 replicates are performed for each treatment.T2T525mabCT2T3T4T5100ra80（%）6040200对照T1T2T3T4T5Control挥发油处理Volatile oil treatment100aab80(%）率6040200Control每组处理进行5个重复。5 replicates are performed for each treatment.图6 泛Caspase抑制剂(Z-VAD-FMK)对密花香挥发油诱导青稞根边缘细胞死亡的缓解效应Fig.6Alleviated effect of pan-caspase inhibitor(Z-VAD-FMK)onvolatile oil from E.densa induced death of root border cells ofH.oulgare类、根尖分生组织类型等多种因素影响2 1。姜华等2 2 发现绿豆（Vignaradiata）RBCs 在发育初期呈球形,后随着根伸长在根的不同位置出现3种不同形态：椭圆形、长椭圆形和长条形。亚麻（Linumus-itatissimum）释放的RBCs呈球形、丝状和细长型2 3,豌豆（Pisum satium）的 RBCs 除部分为圆形外,大多数适度弯曲呈弧形2 4。本研究中，青稞RBCs的形态呈圆形、弧形以及杆形。烟草（Nicoti-ana tabacum)每天产生十几个RBCs21,茄科植物约为10 0 个2 5，棉花（Gossypium hirsutum）则高达上万个2 6 。本研究中,青稞RBCs 在根长 5 40 mm,随着根长增加,其数量逐渐增加，当根长为40 mm时，RBCs的数量达到最高，约为12 6 3个，之后随着根长b对照Volatile oil处理组TreatmentdMixtureb1398增加,RBCs数量逐渐下降,这些差异可能与RBCs发育相关的基因特异性表达有关2 7 目前,有关化感作用对受体植物生长发育的形态指标观测以及生理过程变化的研究大多属于表观现象,而一切生命关键问题都要从细胞中寻找6 。化感作用是复杂的自然现象，受体植物对化感肋胁迫所表现的敏感性和耐受性也涉及复杂的反应过程。由多细胞构成的高等植物,其生命活动受不同细胞协调和制约。因此以单细胞模式系统作为化感作用的靶标，更能够直观地洞察到化感作用这一自然现象的本质6 。自然条件下，植物挥发性化感物质既可以通过空气直接作用于受体植物，也可以借雨雾淋溶进人土壤作用于邻近受体植物2 8 。虽然土壤能在一定程度上削弱化感物质的影响，以土壤为基质的试验更能贴近自然状况，但有研究表明苟麻（Abutilontheophrasti）挥发油通过空气、浸水滤纸和土壤3种载体都能在不同程度下抑制小麦（T r i t i c u m a e s t i v u m）、玉米（Zea mays）和大豆（Glycinemax)种子的萌发和幼苗的生长2 9 。同时，植物RBCs代谢旺盛,可在体外保持活力数月，甚至可以进行细胞分裂。将豆类、谷物和棉花（G.herbaceum）等植物的根尖浸人蒸馏水后,RBCs便可自动释放到水体中,取材方便、经济且RBCs对外界刺激十分敏感10 。因此,RBCs逐渐被作为一种方便的模式系统应用到植物逆境胁迫的研究中。本研究中，青稞不同根长的RBCs存活率仍维持在9 0%以上，存活率高于水稻（Oryza sativa）、绿豆等其他植物的RBCs22,适合作为受体继续开展植物RBCs化感胁迫的研究。3.2青稞RBCs对密花香挥发油胁迫处理的响应RBCs及其BETs是根系与土壤之间的一道生物屏障15。当植物受到化感胁迫时,在早期时会激活体内防御相关的反应，包括对化感物质的直接防御30 和吸引有益微生物的间接防御31。许多植物的RBCs都能直接对外来的化感胁迫做出差异性响应。葡萄（VitisviniferaL.）根产生的自毒物质p-对羟基苯甲酸可增加RBCs数量，促进次生代谢物质和水杨酸积累，以激活葡萄抗氧化系统来缓解胁迫32 。在土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.）等3种入侵杂草水浸提液的作用下，苦荞麦（FagopyrumtataricumL.）RBC s 粘胶层厚度增加，细胞内ROS、NO水平升高,线粒体膜电位下降,细胞活性降低甚至死亡3。本研究中，在密花香需挥发油胁迫下，青稞RBCs粘胶层随浓度升高而增厚,细胞活性持续降低,细胞内ROS水平显著升高。当植物遭受逆境胁迫时，因线粒体功能失调而产生过量的ROS，西南农业学报一旦ROS超过细胞清除ROS的限度，就会发生氧化损伤,产生过量的氧化蛋白，细胞器受损34。另一方面,ROS可作为信号分子启动自噬过程，通过吞噬和降解氧化物和受损细胞器,缓解由ROS带来的氧化损伤35。除此以外,ROS还可作为信号分子刺激、诱导细胞凋亡,再由死亡的细胞及其周围粘液吸附化感物质，并通过BETs阻滞化感物质进人根尖分生区，抵御其毒害效应，保护根系健康生长15.36 。本研究中的青稞在面对密花香需挥发油的胁迫处理时可能采取了类似的应对策略。当挥发油与泛Caspase 抑制剂共同作用时，由挥发油引起的细胞活性降低的现象得以缓解，表明密花香需化感挥发物质诱导了青稞RBCs的氧化损伤,最终引起RBCs 发生Caspase依赖性的细胞调亡。荧光染色的细胞结构特征也证明了这一论断。由此可见,青稞RBCs为应对密花香需挥发油的胁迫，通过分泌粘液物质增厚粘胶层，并释放ROS以促进细胞调亡,增强由RBCs及其BETs形成的生物屏障,从而进一步阻滞化感物质侵入根尖分生区。除此以外,RBCs还可以通过增加RBCs数量,降低根细胞中ROS水平和MDA含量来缓解化感胁迫对植物的伤害37 。已有研究表明，水稻38 、莴苣（Er o d i u m c i c u t a r i u m）39 等植物释放的具有化感作用的挥发物绝大多数是类化合物，而密花香需挥发油的化感主效成分则需要进一步研究确定。4 结 论青稞RBCs呈圆形、弧形以及杆形，且数量大、活性高,适合作为受体继续开展植物RBCs化感胁迫研究。随着挥发油浓度增加,青稞RBCs粘胶层显著增厚,细胞活性逐渐下降,细胞内ROS水平显著升高,当挥发油和泛 Caspase 抑制剂Z-VAD-FMK共同作用时，由挥发油引起的细胞活性降低现象得以缓解。由此推测,青稞RBCs受到密花香需挥发油胁迫后,通过增厚粘胶层抵御外界胁迫侵害,接着产生ROS诱导细胞调亡,从而缓解化感毒性。参考文献：1李军豪，杨国靖，王少平.青藏高原区退化高寒草甸植被和土壤特征J.应用生态学报，2 0 2 0，31（6）：2 10 9-2 118.2肖云星，王亚男，马丹炜，等.密花香需侵入对高寒草甸土壤特性和细菌多样性的影响J.西南农业学报，2 0 2 1，34(3)：58 4-59 0.3李伟，冀思宇，尹冶冰，等.西藏青稞和豌豆根际土壤微生物多样性及结构组成研究J.环境生态学，2 0 2 2，4（7：6 2-6 9.4梁珠英.青海省青稞产业发展现状及对策建议J.青海农林科技，2 0 2 0(1)：42-45,52.5蒋智林，杨丽萍，申科，等.4种菊科入侵植物叶水浸提液对狗牙根种子萌发的化感作用J.西南农业学报，2 0 2 0，33（12：2943-2947.36卷7期6马丹炜，王亚男，王煜，等.化感胁迫诱导植物细胞损伤研究进展J.生态学报，2 0 15，35（5）：16 40-16 45.7后源，程晓月，任国华，等.青藏高原“黑土滩”常见毒草对甘肃马先蒿的化感作用J.西北植物学报，2 0 11，31（8)：16 51-1656.8 Wen F,Curlango-Rivera G,Huskey D A,et al.Visualization of ex-tracellular DNA released during border cell separation from the rootcapJ.American Journal of Botany,2017,104(7):970-978.9Carreras A,Bernard S,Durambur G,et al.In vitro characterizationof root extracellular trap and exudates of three Sahelian woody plantspeciesJ.Planta,2020,251(1):19.10 Hawes M,Allen C,Turgeon B G,et al.Root border cells and theirrole in plant 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