酸性磷酸酶的组织定位

酸性磷酸酶的组织定位
学院：植物保护学号：2019050226 姓名：薛雨欣
指导老师：曹翠玲时间：2019.10.15
1 引言
植物根可向根际分泌许多有机化合物, 其中有许多物质都能促进植物对矿质养分的吸收.作为必需大量营养元素的P, 在土壤中以无机磷酸盐阴离子的形式被吸收, 而有机磷酸酯必须被水解成无机 P 后才能进入植物根, 在这一过程中有一非常重要的步骤, 就是由微生物、菌根外真菌和植物根分泌酸性磷酸酶。

诱导并分泌酸性磷酸酶是植物应对低磷环境的重要适应性反应之一。

酸性磷酸酶可以从不同的有机磷底物上水解磷酸基团，供植物吸收利用。

大多数的植物酸性磷酸酶没有明显的底物特异性，可以水解的底物包括 RNA、DNA、3-磷酸甘油酸、磷酸己糖等。

体外实验中，从拟南芥、番茄中纯化的酸性磷酸酶的酶活力都受到了缓冲液中高 Pi 浓度的抑制，进一步研究发现酸性磷酸酶水解产生的 Pi 可以负反馈抑制大多数酸性磷酸酶的活性。

磷饥饿条件下, 植物被诱导分泌酸性磷酸酶;另一方面, 植物根系分泌酸性磷酸酶活性的增加又能够水解释放土壤中的有机磷化合物供植物生长。

在植物体内, 酸性磷酸酶主要累积在液泡中, 大量研究表明, 酸性磷酸酶在调控植物磷营养方面有着非常重要的作用, 它在有机磷的代谢及再利用过程中也起着十分重要的作用, 其活性直接影响着有机磷有效性的高低。

在植物体内, 酸性磷酸酶对有机磷的再利用主要通过 2 个功能来实现:1)将植物体内的有机磷转化为无机磷;2)将植株中的磷从衰老组织转运到幼嫩组织。

梁宏玲的研究表明, 低磷胁迫下, 磷高效品种97081 体内酸性磷酸酶活性高于磷低效品种97009 , 低磷条件下97081 各部位酸性磷酸酶活性比97009 相应部位增加的幅度大, 植物体内磷素的分组结果也是97081 的相应部位的可溶性磷占总磷的比例高于97009 , 说明97081 在低磷条件下, 酸性磷酸酶受到强烈的诱导, 其活性大幅度增加。

97081体内磷的代谢较97009 快, 可溶性磷占总磷的比例高, 更有利于加快磷的运输, 促进磷的再利用。

类似的研究结果在以前的研究中已有报道。

为植物提供不同形态的有机磷源, 植物的生长存在差异, 说明不同的有机磷对植物的有效性是有差异的。

Yadav 等利用植酸钙镁、卵磷脂、甘油磷酸3 种形态的有机磷和可溶性无机磷作磷源研究9 种谷类作物和油料作物时发现, 同一时间各处理作物分泌酸性磷酸酶的活性顺序为:缺磷对照>植酸钙镁>卵磷脂>甘油磷酸>无机磷。

酸性磷酸酶活性随有机磷水解难度的增加而增加。

酶的组织定位是为了定位基因在组织中的表达情况。

通常酸性磷酸酶在PH5.0左右发生作用，能分解磷酸酯二释放出磷酸基，磷酸基与铅盐反应形成磷酸铅沉淀物。

但因其是无色的，需在经过与硫化铵作用，形成棕黄到棕黑色的硫化铅沉淀，由此能显示酸性磷酸酶在细胞、组织、器官中的存在与分布。

本实验的反应
原理如下：β-甘油磷酸钠→β-甘油+PO
43-（APase）; PO
4
3-+Pb(NO
3
)
2
→Pb
3
(PO
4
)
2
↓; Pb
3(PO
4
)
2
+(NH
4
)
2
S→PbS↓(棕黑色)
2 材料与方法
2.1实验材料
2.1.1实验样品
黄豆苗、蒜薹、网果酸模、甘蓝（由西北农林科技大学生命科学学院实验室提供）
2.1.2实验试剂及仪器
底物缓冲液；丙酮；2%乙酸；0.5%硫化铵；蒸馏水；刀片；普通光学显微镜。

2.2实验方法
2.2.1植物器官酸性磷酸酶定位
将样品幼苗整株浸入丙酮溶液中15min，水洗1-2次；放到底物溶液中1-2h，水洗3次；再将幼苗浸入2%乙酸溶液中1min,水洗3次；接着浸入0.5%硫化铵溶液中1min，水洗三次后镜检拍照。

2.2.2植物组织酸性磷酸酶定位
将样品进行徒手切片，尽可能切的薄（可将切片放入水中，选取浮在水面上的切片），将切片浸入丙酮溶液中15min，水洗1-2次；放到底物溶液中1-2h，水洗3次；再将切片浸入2%乙酸溶液中1min,水洗3次；接着浸入0.5%硫化铵溶液中1min，水洗三次后镜检拍照。

3 结果与讨论
3.1酸性磷酸酶的器官定位
染色结果如图3-1所示，在大豆幼苗中，根尖黑色程度比子叶、胚轴胚芽都深，证明大豆根尖的酸性磷酸酶含量及活性最高。

图A处理未去掉种皮，种皮也被染成黑色，证明种皮中也有酸性磷酸酶的存在。

根尖是根中生命活动最活跃的部分，不论主根侧根或不定根都具有根尖。

根的伸长、对水分和养料的吸收、成熟组织的分化及对重力与光线的反应都发生在这一部位。

其中，根尖的成熟区是吸收水分和无机盐的主要部位，酸性磷酸酶将从土壤中吸收的有机磷分解成无机磷，输送至植物体内进行生化途径，所以酸性磷酸酶起到一个枢纽的作用，连接体内和体外的磷转化。

A B
图3-1 大豆幼苗染色结果（左侧为对照，右侧为处理）
3.2酸性磷酸酶的组织定位
图3-2所示，图A为蒜薹切片、图B为网果酸模叶脉切片、图C为甘蓝叶脉切片，由图可看出，切片的维管束被染成棕黑色，薄壁细胞未被染色，证明酸性磷酸酶存在于维管束中。

维管束的主要作用是为植物体输导水分、无机盐和有机养料等，也有支持植物体的作用。

酸性磷酸酶的存在为磷的运输提供支持。

维管束中酸性磷酸酶的存在将有机磷转化为无机磷运送到薄壁细胞中供细胞合成蛋白质核酸等生物大分子，所以维管束中必有酸性磷酸酶的存在。

A B C
图3-2 植物组织切片染色结果（A为蒜薹，B为网果酸模，C为甘蓝）
4 结论
酸性磷酸酶在大豆幼苗中器官定位，定位于根尖；在蒜薹、网果酸模、甘蓝组织定位中，定位于维管束。

参考文献
[1]孙海国,张福锁.缺磷条件下的小麦根系酸性磷酸酶活性研究[J].应用生态学报,2002(03):379-381.
[2]许恒. 甘蓝型油菜苗期植株及根系分泌酸性磷酸酶的QTL定位与分析[D].华中农业大学,2013.
[3]张烨. 低磷胁迫诱导植物酸性磷酸酶的分子调控机制[D].清华大学,2014.
[4]Duff SMG,Sarath G,Plaxton WC.The role of acid phosphatases in plant phosphorus metabolism. Physiologia Plantarum . 1994。