一种用于沉积纳米二氧化硅的植物根边缘细胞处理方法与流程

本发明涉及植物细胞处理领域，特别涉及一种植物根边缘细胞处理方法。

背景技术：

按解毒部位的不同，植物抗铝毒的生理机制被分为外部排斥和内部耐受两大类。前者解毒部位在质外体，而后者为共质体。外部排斥机理包括细胞壁对铝的固定、质膜对铝的选择透性、诱导产生的屏障、鳌合配体及磷酸盐的分泌、“被主动运输出细胞外等。而内部耐受机理主要包括胞质内有机酸、蛋白质及其它有机配体对铝的鳌合、液泡的区室化、抗铝酶的诱导及酶活性的提高等。以往，减轻或消除铝毒的措施主要包括施用石灰、施用钙镁磷肥和施用有机质等提高土壤以降低土壤溶液中铝的活性,为植物生长提供良好的环境，但是这些措施只能解决表土的铝毒问题,对心底层的土壤很难起到作用。铝毒被广泛认为是酸性土壤(ph＜5)中限制植物生长的重要因素。研究结果表明，根边缘细胞在保护植物根尖免受铝毒害过程中起了重要的作用。

细胞诱导sio2自组装形成纳米结构体的生物矿化过程，多年来一直是物学家和材料化学家十分感兴趣的课题，它是以少量有机大分子(蛋白质、糖蛋白或多糖)为模板，进行分子操作，从而控制矿物相的成核及生长并高度有序地组合成无机材料的过程。当前纳米技术在农业上的应用正在开展，其中之一就是利用模拟生物合成策略，开发新型化学制剂，来了解并提高植物的抗逆能力，而层层自组装技术(layer-by-layerself-as-semblytechnique，lbl)已被广泛应用于生物的表面修饰等相关领域，但在生物农业中利用却刚刚起步，因此将静电自组装技术应用与模拟生物矿化过程将非常有意义。

很多研究表明，硅作为植物有益元素，可以缓解植物铝毒，而沉积在细胞壁上、细胞间隙和细胞导管内的氧化硅，由于有各种亲水介质存在均可诱导sio2自组装形成sio2纳米结构体，这种沉积提高细胞壁抵抗外力的作用，然而纳米结构的sio2如何能有效沉积在根边缘细胞，赋予植物根边缘细胞更好的抗铝毒能力，仍有待探究。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于沉积纳米二氧化硅的植物根边缘细胞处理方法。

本发明所采取的技术方案是：一种有效缓解铝毒的植物根边缘细胞处理方法，其包括如下工艺步骤：

1)收集植物幼苗根边缘细胞于cacl2溶液中得细胞收集液；

2)将细胞收集液移至pe管中，经离心处理后弃上清液，加入浓度为0.002g/l的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，充分吸附，离心处理去除过量的聚二烯丙基二甲基氯化铵，cacl2溶液清洗1～2次；

3)往步骤2)所得溶液中加入聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液，充分吸附，离心处理去除过量的聚(4-苯乙烯磺酸钠)，cacl2溶液清洗1～2次；

4)根据需要重复上述步骤2)和步骤3)使细胞表面形成pdadmac/pss)x-pdadmac自组装多层膜，x为组装层数；

5)进行纳米二氧化硅粒子吸附处理。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)中所述的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液是将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解在浓度为0.5mmol/l的cacl2水溶液中形成的溶液，其ph为7.0。

作为上述方案的进一步改进，步骤3)中所述的聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液的ph为7.0。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)和步骤3)中所述离心处理的离心时间为0.5～1.5min。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)和步骤3)中所述充分吸附的时间为8～12min。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)所述的细胞收集液为取1cm植物幼苗的根尖置于浓度为2mmol/l的cacl2溶液中用玻璃棒搅拌1～2min所得。

作为上述方案的进一步改进，步骤5)中所述吸附处理为将含有1wt％纳米二氧化硅粒子的浓度为0.5mm的cacl2水溶液加入到步骤4)所得溶液中至充分吸附。

本发明的有益效果是：本发明通过将静电自组装技术与模拟生物矿化过程相结合，可有效地在植物根边缘细胞表面形成自组装多层膜并沉积纳米二氧化硅层，从而为提高植物根边缘细胞抗铝毒能力提供技术基础。

附图说明

图1为本发明对细胞活性的影响；

图2为经本发明处理后细胞在铝条件下缓解铝毒的效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

一种有效缓解铝毒的植物根边缘细胞处理方法，其包括如下工艺步骤：

1)收集植物幼苗根边缘细胞于cacl2溶液中得细胞收集液；

2)将细胞收集液移至pe管中，经离心处理后弃上清液，加入浓度为0.002g/l的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，充分吸附，离心处理去除过量的聚二烯丙基二甲基氯化铵，cacl2溶液清洗1～2次；

3)往步骤2)所得溶液中加入聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液，充分吸附，离心处理去除过量的聚(4-苯乙烯磺酸钠)，cacl2溶液清洗1～2次；

4)根据需要重复上述步骤2)和步骤3)使细胞表面形成pdadmac/pss)x-pdadmac自组装多层膜，x为组装层数；

5)进行纳米二氧化硅粒子吸附处理。

具体地，细胞表面形成pdadmac/pss)x-pdadmac自组装多层膜(x为组装层数)，大大加快了纳米二氧化硅的沉积速率及提高了纳米二氧化硅沉积层的稳定性，从而赋予植物根边缘细胞优异的抗铝毒能力。

进一步作为优选的实施方式，步骤2)中所述的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液是将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解在浓度为0.5mmol/l的cacl2水溶液中形成的溶液，其ph为7.0。具体地，聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液处理作为自组装多层膜的基材层和表面层。

进一步作为优选的实施方式，步骤3)中所述的聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液的ph为7.0。具体地，聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液处理作为自组装多层膜的中间层。

进一步作为优选的实施方式，步骤2)和步骤3)中所述离心处理的离心时间为0.5～1.5min。

进一步作为优选的实施方式，步骤2)和步骤3)中所述充分吸附的时间为8～12min。

进一步作为优选的实施方式，步骤1)所述的细胞收集液为取1cm植物幼苗的根尖置于浓度为2mmol/l的cacl2溶液中用玻璃棒搅拌1～2min所得。

实施例

一种有效缓解铝毒的植物根边缘细胞处理方法，其包括如下工艺步骤：

1)取1cm植物幼苗的根尖置于浓度为2mmol/l的cacl2溶液中用玻璃棒搅拌1～2min，得细胞收集液；

2)将细胞收集液移至pe管中，经离心处理，离心时间为1min，弃上清液，加入浓度为0.002g/l的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解在浓度为0.5mmol/l的cacl2水溶液中形成的溶液，其ph为7.0)，充分吸附10min，离心处理1min，去除过量的聚二烯丙基二甲基氯化铵，cacl2溶液清洗2次；

3)往步骤2)所得溶液中加入聚(4-苯乙烯磺酸钠)溶液(ph为7.0)，充分吸附10min，离心处理1min，去除过量的聚(4-苯乙烯磺酸钠)，cacl2溶液清洗2次；

4)根据需要重复上述步骤2)和步骤3)使细胞表面形成pdadmac/pss)2-pdadmac自组装五层膜；

5)进行纳米二氧化硅粒子吸附处理。

将上述实施例处理所得细胞收集液进行细胞活性及缓解铝毒能力的相关测试，其测试结果如附图1和附图2所示，其中ck为无做任何处理；pe-coated代表形成自组装多层膜包覆处理但无吸附硅的细胞，si-coated代表形成自组装多层膜包覆处理后进行纳米二氧化硅吸附处理的细胞，由附图1和附图2的数据可得，证明本发明的处理方法在不影响细胞活性的前提下有效缓解了铝毒的不良影响。

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。