質(zhì)膜質(zhì)子泵對擬南芥氣孔運動影響的信號轉(zhuǎn)導機制初探.pdf

1、氣孔是植物與外界環(huán)境進行氣體交換的門戶，其開閉調(diào)控著光合作用和蒸騰作用，在植物生命活動中起重要的調(diào)節(jié)作用。氣孔保衛(wèi)細胞對多種刺激作出反應，接受刺激后可快速改變離子的運輸，保衛(wèi)細胞體積隨之發(fā)生變化。保衛(wèi)細胞已成為研究植物細胞接受刺激并作出反應的模式系統(tǒng)，保衛(wèi)細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導過程與氣孔運動密切相關(guān)。 當保衛(wèi)細胞受到外部刺激時，可通過細胞質(zhì)膜上的某些信號分子激活質(zhì)膜質(zhì)子泵，促進H+外流，造成細胞質(zhì)膜超極化，引發(fā)一系列信號轉(zhuǎn)導過程，使細

2、胞內(nèi)相應的離子濃度發(fā)生變化，進而導致氣孔運動。保衛(wèi)細胞質(zhì)膜質(zhì)子泵在氣孔運動過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，這一作用有可能是通過促進細胞內(nèi)鈣離子濃度升高和鈣信號的產(chǎn)生實現(xiàn)的。 為了進一步探索細胞質(zhì)膜質(zhì)子泵誘導氣孔開放過程中的信號轉(zhuǎn)導機制，本文以擬南芥葉片表皮條為材料，采用表皮條生物分析法，通過藥理學實驗，結(jié)合使用信號轉(zhuǎn)導組分突變體研究了殼梭孢菌素調(diào)節(jié)氣孔運動可能的信號轉(zhuǎn)導機制。運用水母發(fā)光蛋白測鈣技術(shù)，研究了質(zhì)膜質(zhì)子泵活性調(diào)節(jié)劑對保衛(wèi)細

3、胞內(nèi)鈣離子濃度的影響。結(jié)果表明，殼梭孢菌素激活質(zhì)膜質(zhì)子泵，促進H+外流，細胞質(zhì)膜超極化激活了質(zhì)膜上對尼群地平敏感的鈣通道；同時質(zhì)膜上的K+通道被激活，最終導致氣孔開放。水母發(fā)光蛋白測鈣結(jié)果證明了殼梭孢菌素誘導氣孔開放過程中，胞內(nèi)鈣離子濃度顯著升高。 細胞外CaM具有極為廣泛的生物學功能，其活性的調(diào)節(jié)也與諸多因素有關(guān)。胞外CaM誘導的胞內(nèi)游離Ca2+濃度的升高可能是其調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育的主要方式。在CaM信號轉(zhuǎn)導機制中，CaM激活質(zhì)

4、膜鈣通道，誘導胞外Ca2+內(nèi)流，導致氣孔關(guān)閉已得到證實。本文以NADPH氧化酶缺失突變體rhd-2進行表皮條分析和水母發(fā)光蛋白測鈣實驗，結(jié)果顯示，NADPH氧化酶催化的活性氧ROS(reactive oxygen species)可能參與了CaM誘導的氣孔關(guān)閉。利用外向整流型鉀離子通道基因的缺失突變體GORK進行的生理實驗結(jié)果表明，質(zhì)膜上和GORK突變體相關(guān)的通道蛋白(K+our通道蛋白)很可能參與了CaM的信號轉(zhuǎn)導，本實驗結(jié)果進一步豐