[發明專利]一種測量植物根毛細胞膜電位的方法

有效

• 申請號: 201410183905.7
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN104007162A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 吳沿友;朱劍昀;張明明;李美清;邢德科;趙寬;趙玉國
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N27/60
• 分類號: G01N27/60
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 戴勇

技術領域

本發明涉及植物生物技術領域，尤其涉及一種植物根毛細胞膜電位的測量方法。

背景技術

細胞安靜狀態下存在于細胞膜兩側的電位差，稱為靜息電位，或稱為膜電位。一些關鍵離子在細胞內外的不均等分布及選擇性的透膜移動，是形成膜電位的基礎。細胞對離子的吸附和跨膜運輸與細胞膜電位緊密相關，細胞膜電位一定程度上決定了細胞與外界物質交換速率，反應了細胞對于某些營養物質的需求。因而測定植物細胞膜電位對于研究植物在特定條件下的生存狀態和營養需求有重要意義。

傳統根毛細胞膜電位的測定采用玻璃微電極胞內記錄法，用微電極拉制儀拉制微電極，內灌注KCl溶液。將植物根固定在倒置顯微鏡上，用顯微操作系統將微電極刺入根毛細胞內，用膜片鉗放大器記錄細胞膜的電位變化。該技術對于植物細胞的大小、種類有一定的限制，主要用于單個細胞的膜電位測量，無法測量整個根毛細胞的平均膜電位。再者，在該膜片鉗技術中，要求玻璃微電極刺入到合適的細胞位置，操作要求極高，且對于細胞有一定的損傷。此外，在該膜片鉗技術中，與微玻管電極尖開口處接觸的小片膜周邊與微電極開口處的玻璃邊沿之間形成緊密的封接，在理想的情況下與其周圍的細胞膜在電學上完全分隔才能準確測量膜電位。一般測定很難達到理想狀態，因此，通常也會造成了較大的測定誤差。加之，上述所敘的膜片鉗技術所要求的設備，價格極為昂貴，測定會增加極高的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測量植物根毛細胞細胞膜電位的方法，以實現對整個根毛細胞膜電位的無損測定，測定的精度高，成本低。

為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下：

一種測量植物根毛細胞膜電位的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，獲取不同強度電場作用下的離子吸收動力學參數。選取長勢相似的植物幼苗置于不同電場強度的高壓靜電場環境下進行離子吸收實驗，采用耗竭法獲取不同電場強度下的離子吸收動力學參數最大離子吸收速率I_max和親和系數Km，在耗竭法中，離子消耗曲線符合改進的Michaelis–Menten方程，如下式所示

C-C0=t·Imax+KmlnC0C]]>

C為吸收溶液濃度，C₀為吸收溶液起始濃度，t為吸收時間；

步驟二，構建不同電場強度下的離子吸收動力學參數變化曲線，確定不同電場強度下離子吸收動力學參數曲線拐點以及對應電場強度。從不同電場強度下的離子吸收動力學參數變化曲線中，找出離子吸收動力學參數變化的兩個拐點，確定兩拐點對應的電場強度，即綜合考慮I_max和Km后，第一個拐點對應電場強度值為E₁，第二個拐點對應電場強度值為E₂；

步驟三，測定根毛細胞半徑，計算根毛細胞膜電位V₀，計算公式如下：

V₀＝fga(E₁-E₂)/2

a為測得的細胞半徑；fg為常數由細胞種類與形狀決定，通常植物細胞的fg取0.3；E₁為第一個拐點對應電場強度值，E₂為第一個拐點對應電場強度值。

本發明方法的工作原理如下：細胞膜內的細胞液是導電的電解質，而細胞膜阻抗極大，因此細胞處于靜息狀態時的電學模型，可視為膜內負外正、電荷均勻分布的球殼，此時膜外空間各點的電勢為零。當外加一個大小為E的高壓靜電場時，細胞上半球發生去極化現象，下半球發生超極化現象。高壓靜電場下，植物細胞上某一點A處的電位V_m為：

V_m＝V₀-fgaEcosθ