[發明專利]一種測定植物葉片細胞輸運能力的方法

有效

• 申請號: 201810351531.3
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108489867B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 吳沿友;吳沿勝;黎明鴻;方蕾;饒森;蘇躍;王瑞
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N27/02;G01N27/04;G01N27/22
• 代理公司: 52100 貴陽中新專利商標事務所
• 代理人: 劉艷

本發明公開了一種測定植物葉片細胞輸運能力的方法，屬于農業工程和農作物信息檢測技術領域，測定裝置包括支架、泡沫板、電極板、導線、鐵塊、塑料棒，鑲嵌有電極板的泡沫板分別粘在支架底端和塑料棒上，使用時極板通過導線與LCR測試儀連接，兩電極板將待測量植物葉片夾持住，并聯模式測定植物葉片生理電阻、生理阻抗和生理電容，根據植物葉片生理電容計算生理容抗；進一步計算出植物葉片生理感抗；以植物葉片生理電阻倒數為參照，獲得植物葉片細胞的相對致電能力和相對運載能力；進一步獲取植物葉片細胞輸運能力。本發明可以快速、無損、在線定量檢測不同植物葉片細胞輸運能力，填補了用生物物理指標來表征細胞輸運能力的空白，為細胞膜功能的定量提供一個模式。

技術領域

本發明屬于農業工程和農作物信息檢測技術領域，具體涉及一種測定植物葉片細胞輸運能力的方法，可以快速、無損的檢測植物葉片細胞輸運能力，判斷植物葉片細胞水分代謝和光合產物的運輸能力。

背景技術

細胞膜主要由脂質(主要為磷脂)(約占細胞膜總量的50％)、蛋白質(約占細胞膜總量的40％)和糖類(約占細胞膜總量的2％-10％)等物質組成；其中以蛋白質和脂質為主。磷脂雙分子層是構成細胞膜的基本支架，見圖1。在電鏡下可分為三層，即在膜的靠內外兩側各有一條厚約2.5nm的電子致密帶(親水部分)，中間夾有一條厚2.5nm的透明帶(疏水部分)。

細胞膜對穿過它的電流所呈現的電阻稱為膜電阻。由于細胞膜主要是由蛋白質和脂質構成，因此電阻率較大，因而細胞膜成為提供了生物組織電阻的主要部分。

磷脂雙分子層是構成細胞膜的基本支架。膜的靠內外兩側為親水部分，中間為疏水部分。膜蛋白質主要以兩種形式同膜脂質相結合：分內在蛋白和外在蛋白兩種。內在蛋白以疏水的部分直接與磷脂的疏水部分共價結合，兩端帶有極性，貫穿膜的內外；外在蛋白以非共價鍵結合在固有蛋白的外端上，或結合在磷脂分子的親水頭上。如載體、特異受體、酶、表面抗原。占20％～30％的表面蛋白質(外周蛋白質)以帶電的氨基酸或基團——極性基團與膜兩側的脂質結合；占70％～80％的結合蛋白質(內在蛋白質)通過一個或幾個疏水的α-螺旋(20～30個疏水氨基酸吸收而形成，每圈3.6個氨基酸殘基，相當于膜厚度。相鄰的α-螺旋以膜內、外兩側直鏈肽連接)即膜內疏水羥基與脂質分子結合。這樣的細胞膜結構導致其具有電容性和電感性。其中表面蛋白質(外周蛋白質)的種類和數量決定其電容的大小，結合蛋白質(內在蛋白質)尤其是其中的轉運蛋白的種類和數量決定其電感的大小。

細胞膜上存在兩類主要的轉運蛋白，即：載體蛋白(carrier protein)和通道蛋白(channel protein)。載體蛋白又稱做載體(carrier)、通透酶(permease)和轉運器(transporter)，能夠與特定溶質結合，通過自身構象的變化，將與它結合的溶質轉移到膜的另一側，載體蛋白有的需要能量驅動，如：各類APT驅動的離子泵；有的則不需要能量，以自由擴散的方式運輸物質，如：纈氨酶素。通道蛋白與所轉運物質的結合較弱，它能形成親水的通道，當通道打開時能允許特定的溶質通過，所有通道蛋白均以自由擴散的方式運輸溶質。

細胞膜是防止細胞外物質自由進入細胞的屏障，它保證了細胞內環境的相對穩定，使各種生化反應能夠有序運行。但是細胞必須與周圍環境發生信息、物質與能量的交換，才能完成特定的生理功能，因此細胞必須具備一套物質轉運體系，用來獲得所需物質和排出代謝廢物。據估計細胞膜上與物質轉運有關的蛋白占核基因編碼蛋白的15～30％，細胞用在物質轉運方面的能量達細胞總消耗能量的三分之二。由此，也可以看出，細胞的輸運能力是由細胞膜中表面蛋白質和結合蛋白質的種類和數量決定的。

植物葉片細胞的輸運能力與植物的水分代謝、光合產物的輸運以及硝酸鹽還原等眾多生理活動有關。目前還沒有測定植物葉片細胞輸運能力方法的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測定植物葉片細胞輸運能力的方法，填補了用生物物理指標來表征細胞輸運能力的空白，為細胞膜功能的定量提供一個模式。