农业生物技术学报

作者：兰雅琴, 周铁安, 陈宗星, 苏招红, 潘炜松, 刘艺璇

单位：1 湖南农业大学 生物科学技术学院,长沙 410128;2 湖南省细胞力学与功能分析工程技术研究中心,长沙 410128;3 湖南农业大学 化学与材料科学学院,长沙 410128

关键词：石英晶体微天平(QCM),烟草BY-2细胞,粘弹性,紫杉醇,细胞松弛素D,

基金：国家自然科学基金(31870933); 湖南省自然科学基金(2018JJ2164)

植物细胞骨架在植物生长发育与不同环境胁迫下将进行动态重塑,从而导致细胞骨架力学性能的变化。本研究旨在使用细胞骨架药物改变细胞骨架的稳定性,进而从细胞骨架结构层次研究烟草(Nicotiana tabacum) BY-2细胞的粘弹性。采用石英晶体微天平(quartz crystal microbalance, QCM)技术实时监测了BY-2细胞在2种细胞骨架药物作用下的粘弹性响应。结果表明,用紫杉醇处理细胞,在低浓度时(10, 15, 17 μmol/L),细胞的细胞粘弹性指数(cell viscoelastic index, CVI)先减小再增大,细胞先变软再变硬;在20和25 µmol/L紫杉醇作用下,细胞的CVI由负值至最终都接近0,细胞变硬且硬度比加药前大。用细胞松弛素D处理细胞时,在低浓度时(50, 100, 150 ng/mL),CVI由加药前的负值增大至远大于0后回落,细胞先变软再变硬;在高浓度(200, 250 ng/mL)时,CVI由负值增大至稍小于0,细胞先快速变硬后变软,但硬度比加药前大。除药物对微管与微丝的直接作用外,用细胞骨架张力整合模型以及赫氏斑通过回缩引起质膜张力增加解释了微管与微丝在药物作用下的细胞软硬度变化。此外,使用荧光显微镜观测了200 ng/mL细胞松弛素D作用下烟草细胞微丝结构的变化,观测结果与QCM实时监测得到的结果一致。本研究所建立的方法为通过细胞粘弹性的测定研究植物细胞层次结构提供了新的途径,为进一步研究植物细胞在细胞骨架药物作用下的力学性能提供了基础。

来源：2022年第2期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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