保衛(wèi)細(xì)胞異一聚體G蛋白和質(zhì)膜質(zhì)子泵在eATP促進(jìn)擬南芥氣孔開放過程中的作用.pdf

1、氣孔是植物與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換和水分代謝的通道,每個(gè)氣孔均由一對(duì)保衛(wèi)細(xì)胞組成。隨著離子流動(dòng)的變化和許多特異的滲透調(diào)節(jié)因子的調(diào)節(jié),保衛(wèi)細(xì)胞通過開關(guān)氣孔完成植物與環(huán)境的水分及氣體交換、響應(yīng)外界環(huán)境變化、感受生物及非生物脅迫,使植物盡量迅速適應(yīng)外界環(huán)境正常生存下去。在植物中異三聚體G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)是重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制,擬南芥中目前僅有一個(gè)典型的G蛋白a亞基,GPAl,它參與水分代謝的調(diào)節(jié)、ABA調(diào)節(jié)的保衛(wèi)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等許多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

2、保衛(wèi)細(xì)胞是在體內(nèi)研究H+-ATPase活性及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的理想系統(tǒng),可以在生理學(xué)條件下研究H+-ATPase及相關(guān)調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)機(jī)制。目前已經(jīng)證實(shí)H+-ATPase參與ABA誘導(dǎo)氣孔運(yùn)動(dòng)過程、藍(lán)光誘導(dǎo)氣孔開放、植物與病原菌互作等多種進(jìn)程。本實(shí)驗(yàn)室前期的試驗(yàn)結(jié)果表明,異三聚體G蛋白a亞基參與Eatp在光照條件下促進(jìn)氣孔開放、胞內(nèi)Ca2+濃度的升高、ROS的產(chǎn)生以及H+離子流速上升等進(jìn)程,而異三聚體G蛋白β、丫亞基不參與這些進(jìn)程。
　

3、　本研究采用擬南芥生態(tài)型ws、col-O及異三聚體G蛋白a亞基的功能缺失突變體gpa1-1、gpa1-2,過表達(dá)株系wGa、cGa,還有在擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞中大量表達(dá)的H+-ATPase AHAI、AHA2、AHA5功能缺失突變體保衛(wèi)細(xì)胞為材料,觀察野生型與突變體在ATP處理前后氣孔開度變化的差異,判斷異三聚體G蛋白a亞基與H+-ATPase是否參與Eatp誘導(dǎo)的氣孔開放。結(jié)果顯示,異三聚體G蛋白a亞基的功能缺失突變體及AHAI、AHA2、

4、AHA5功能缺失突變體對(duì)ATP反應(yīng)不明顯,而ws、col-o及過表達(dá)株系的氣孔開度則在加入ATP后明顯增大。這說明,異三聚體G蛋白a亞基與H+-ATPase很有可能參與了Eatp誘導(dǎo)的氣孔開放過程。為探究ATP引起的質(zhì)子外流是否由H+-ATPase介導(dǎo),我們使用非損傷微測技術(shù)對(duì)在擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞中大量表達(dá)的H+-ATPaseAHAI、AHA2、AHA5功能缺失突變體及col-O加入ATP后保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜H+流速進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,AHAI