一氧化氮在脱落酸和黑暗诱导蚕豆气孔关闭中的作用

[目的]研究一氧化氮（NO）在脱落酸（ABA）和黑暗诱导的蚕豆（Vicia faba）气孔关闭中的作用。[方法]以蚕豆叶片下表皮为材料,借助表皮条分析和激光扫描共聚焦显微镜技术对NO在ABA和黑暗诱导的气孔关闭中的作用进行了探索。[结果]ABA和黑暗都能诱导蚕豆气孔关闭,而且ABA和黑暗诱导都能提高保卫细胞胞质内的NO水平。NO专一性清除剂2,4-羧基苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物（cPTIO）、一氧化氮合酶（NOS）抑制剂NG-氮-L-精氨酸-甲酯（L-NAME）能够大大抵消ABA和黑暗诱导气孔关闭的效应,并能阻断ABA和黑暗诱导的气孔保卫细胞内NO水平的提高,表明NO是ABA和黑暗诱导蚕豆气孔关闭的共同信号分子。[结论]该研究可为探索保卫细胞信号转导网络积累一定的资料,并为提高植物抗逆能力和促进农业生产提供理论依据。     

外源NO和ABA对杨树气孔运动和SOD及POD活性的影响

研究了外源NO和脱落酸(ABA)对杨树气孔运动和SOD、POD活性的影响。结果表明：NO和ABA均可诱导杨树叶片气孔关闭，且NO有加强ABA诱导气孔关闭的作用。NO清除剂(C—PTIO)能显抑制NO和ABA对气孔关闭的诱导效应。不同浓度硝普钠(SNP)和ABA处理杨树离体叶片，SOD活性变化不明显，POD活性受到显抑制。粗酶液的体外实验结果表明，不同浓度SNP对POD活性的抑制呈明显的浓度及时间效应；而ABA对POD活性则几乎没有影响。说明在ABA调控气孔运动的过程中需要NO的参与，由此推测ABA对杨树叶片气孔运动的调节与NO对POD的抑制有关。     

ABA诱导的玉米保卫细胞胞质钙离子浓度的变化

【目的】以玉米第二真叶下表皮为材料,研究ABA诱导的保卫细胞胞质Ca2+浓度的变化,并探讨Ca2+来源。【方法】通过数字激光共聚焦显微镜测定ABA诱导的胞质钙离子浓度变化,并通过异搏啶、EGTA[乙二醇双（2--氨基）乙基醚-N,N,N’,N’四乙酸]药理实验探讨钙离子的来源。【结果】ABA不能诱导所有的保卫细胞胞质钙离子浓度的增加,而可被ABA诱导的保卫细胞中又表现了不同的钙离子浓度变化形式。异搏啶预处理后,不能改变保卫细胞对ABA的反应,但EGTA预处理,则抑制了ABA诱导的胞质钙离子浓度升高。此外,气孔运动观察结果显示：ABA可以明显的诱导气孔关闭,但EGTA、异搏啶的预处理延缓了ABA诱导的气孔关闭速度。【结论】ABA作用下,保卫细胞胞质Ca2+浓度或不发生变化,或持续高浓度,或发生逐渐升高,形成不同的钙信号,最终造成气孔不同步关闭;ABA诱导的胞质钙离子升高主要源自胞外钙离子内流。     

过氧化氢诱导蚕豆气孔保卫细胞一氧化氮的产生

过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)已被证明是植物中的信号分子,生物和非生物胁迫都可以导致H2O2和NO的产生.以蚕豆下表皮为材料,通过表皮条生物分析方法和激光扫描共聚显微镜显微技术,检测了H2O2诱导蚕豆气孔关闭过程中NO的产生.H2O2以浓度依赖的方式诱导气孔关闭,NO也有类似的作用.100 μmol/L H2O2诱导的气孔关闭作用可明显地被25 μmol/L一氧化氮合酶(L-NAME)专一性抑制剂或200 μmol/L一氧化氮清除剂(cPTIO)逆转.但L-NAME和cPTIO单独处理时对气孔开度几乎无影响.表皮条经100 μmol/L H2O2处理,再用NO分子探针乙酰乙酸盐-4,5-二氨基荧光黄(DAF-2 DA)孵育后,与对照相比,保卫细胞胞质中荧光强度明显增加.结果表明NO可能参与H2O2诱导的气孔关闭,保卫细胞中H2O2可能是通过NOS途径诱导NO的产生,而且H2O2可能作为上游信号分子诱导NO的产生.     

植物鞘氨醇-1-磷酸对暗诱导蚕豆气孔关闭及保卫细胞胞质pH和NO的影响

【目的】了解植物鞘氨醇-1-磷酸(Phyto-S1P)在暗诱导蚕豆气孔关闭中的作用及信号转导过程,为进一步阐明暗调控植物气孔运动的信号转导机制提供依据。【方法】以蚕豆(Vicia faba)为材料,借助药理学试验,基于一氧化氮(NO)特异荧光探针(DAF-2DA)和pH特异荧光探针(BCECF-AM)的激光共聚焦显微技术,通过测定气孔开度和保卫细胞NO和pH水平的变化,确定Phyto-S1P在暗诱导蚕豆气孔关闭中的作用机制。【结果】暗处理能显著诱导蚕豆气孔关闭且可引起NO水平升高,这种效应可被长链碱基激酶抑制剂DL-threo-二氢鞘氨醇(DL-threoDHS)和N,N-二甲基鞘氨醇(DMS)显著抑制;外源Phyto-S1P可明显诱导蚕豆气孔关闭,且可以提高NO水平,但NO特异清除剂cPTIO和NOS抑制剂L-NAME可明显抑制Phyto-S1P的这些效应,表明Phyto-S1P通过诱导NO的产生介导暗诱导气孔关闭。此外,暗诱导胞质pH升高和气孔关闭可被DL-threo-DHS和DMS显著抑制,外源Phyto-S1P可以明显诱导胞质pH升高和气孔关闭,且Phyto-S1P的这种效应可被丁酸显著抑制,该结果提示PhytoS1P通过诱导胞质碱化参与暗诱导气孔关闭。外源Phyto-S1P处理引起的保卫细胞胞质pH升高较NO水平升高滞后期短,达到峰值更早,且Phyto-S1P引起的NO水平升高可被丁酸显著抑制,这进一步证实Phyto-S1P诱导保卫细胞胞质碱化是NO产生的先决条件。【结论】Phyto-S1P通过诱导保卫细胞胞质碱化和NO产生介导暗诱导蚕豆气孔关闭,胞质碱化是NO产生的诱导因素。     

一种观察植物气孔的新材料

以葱和香葱的鳞茎外表皮为材料观察植物气孔,结果显示,除了在植物叶片和鳞茎上分布有气孔外,气孔也存在于植物地下部分的表皮上。     

外源水杨酸介导Cu2+对蚕豆气孔运动的调控研究

采用表皮条生物分析法,研究了不同浓度的Cu2+、水杨酸以及它们共同处理时对蚕豆叶片气孔运动的影响.结果表明,低浓度的铜离子对气孔开放有明显的促进作用;高浓度的铜离子促进气孔关闭,且呈现时间效应;不同浓度(0.01、0.1、1 mmol/L)的外源水杨酸单独处理时显著抑制蚕豆表皮气孔开放,当浓度达到1 mmol/l时,处理2～3 h后,气孔几乎完全关闭;当0.01 mmol/L外源水杨酸加入到含各种浓度铜离子的缓冲液中时,气孔孔径急剧增大,随着水杨酸浓度的增加,缓解作用减弱,表明一定浓度的水杨酸可缓解高浓度铜离子对气孔开放的抑制效应.     

过氧化氢参与水杨酸诱导的蚕豆气孔关闭过程观察

利用表皮条生物分析、激光扫描共聚焦显微术、显微注射等技术,研究观察了蚕豆气孔关闭过程,结果表明,SA浓度在1~1 000μmol/L时诱导的气孔关闭具有可逆性,而10-2mol/L时导致的气孔关闭不可逆;20 U/mL的过氧化氢酶(catalase,CAT)与SA共同处理时可逆转SA诱导气孔关闭作用的83%~90%。以H2O2荧光探针H2DCFDA结合激光扫描共聚焦显微术,直接检测保卫细胞内H2O2的产生,结果表明,与外源10-5mol/L的H2O2的处理结果类似。外施或通过显微注射技术而在保卫细胞内引入100μmol/L的SA均可引起保卫细胞内DCF荧光快速增强。在保卫细胞内显微注射CAT可完全阻止SA导致的DCF荧光增强。表明SA诱导的气孔关闭可能与H2O2的产生有关。     

磷脂酰肌醇3-磷酸对UV-B诱导蚕豆保卫细胞中过氧化氢产生和气孔关闭的影响

【目的】研究磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）对紫外线B（UV-B）诱导保卫细胞中过氧化氢（H2O2）产生和气孔关闭的影响,为进一步阐明植物细胞转导UV-B辐射信号的机制提供依据。【方法】以蚕豆（Vicia faba L.）表皮条为材料,采用PI3K的抑制剂沃曼青霉素（WM）和LY294002（LY）来抑制PI3P的形成,采用二苯基碘（DPI）和水杨基氧肟酸（SHAM）分别抑制H2O2形成的NADPH氧化酶途径和细胞壁过氧化物酶途径,通过气孔开度分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,确定PI3P在0.8 W•m-2 UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞H2O2产生和气孔关闭中的作用。【结果】WM和LY能显著抑制UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭;外源H2O2处理能显著逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,但WM和LY不能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭;UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭能被活性氧清除剂和SHAM显著抑制,但不能被DPI抑制。【结论】PI3P通过诱导蚕豆保卫细胞中产生于过氧化物酶途径的H2O2形成来介导UV-B辐射诱导的气孔关闭。     

β-氨基丁酸对吊竹梅的气孔运动影响机制初探

吊竹梅具有清热利湿和凉血解毒等作用,为探索β-氨基丁酸(BABA)对吊竹梅气孔开度的影响,以MES缓冲液为对照,设置10μM、100μM、250μM三个浓度处理吊竹梅叶片下表皮,在不同信号转导抑制剂处理下,观察其对吊竹梅气孔运动的影响。结果表明,BABA可以诱导气孔关闭。L-抗坏血酸(AsA)、Ca~(2+)螯合剂(EGTA)、Ca~(2+)通道抑制剂(LaCl_3)、还原型谷胱甘肽(GSH)、细胞壁过氧化物酶抑制剂(SHAM)、NO清除剂(c-PTIO)、硝酸还原酶抑制剂(NaN_3)和NO合成酶抑制剂(L-NAME)等信号抑制剂逆转了BABA诱导的气孔关闭。综上,NO、活性氧和Ca~(2+)参与了BABA诱导的气孔关闭过程。     

一氧化氮对拟南芥气孔运动的影响

利用外源一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)处理、表皮条检测的方法研究了外源NO(nitric oxide)对拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔运动的影响。结果表明,随着外源NO浓度的增大,气孔关闭的效应也逐渐增大。但该效应可被c-PTIO逆转。此外,就内源NO在光、暗调控的气孔运动中的作用进行了讨论。     

蚕豆叶片气孔对生长素和脱落酸的反应

研究了蚕豆叶片和离体表皮条上气孔对外源生长素和脱落酸的反应及这2种激素在调节气孔运动中的关系。生长素能诱导关闭的气孔在黑暗条件下开放,在0．01～10μmol·L-1浓度范围内,随生长素浓度增加,气孔孔径加大,但在更高浓度下,诱导作用减小;叶片上的气孔比离体表皮条上的气孔对生长素的浓度变化反应更敏感。在0．0f～10μmol·L-1浓度范围内,脱落酸能有效地诱导气孔关闭,随脱落酸浓度增加而气孔孔径减小;在较低浓度范围,离体表皮上的气孔反应较灵敏,但在较高浓度时,叶片上的气孔关闭更明显。抑制被光诱导的气孔开放的作用随脱落酸浓度增加而加强,在叶片上的气孔和在离体表皮上的气孔对脱落酸的反应有类似趋势,但叶片上气孔孔径变化的幅度更大。生长素对脱落酸诱导的气孔关闭表现出一定程度的拮抗作用,与其不同浓度组合有关。     

保卫细胞液泡内pH调节的可逆解聚聚合颗粒物性质初探

为研究保卫细胞液泡(GCV)的pH在气孔保卫细胞渗透调节中的作用及蚕豆(Vicia faba)叶片气孔GCV中的颗粒物的性质,本实验采用激光共聚焦显微术配合pH荧光探针BCECF AM的荧光比值法对ABA诱导的气孔关闭过程进行观测,发现:蚕豆气孔关闭过程中GCV的pH升高约0.5(pH5.3→5.8)。分别用pH5.3和5.8的Mes/Tris缓冲液调控离体开放态GCV的pH,透射电镜(4×104倍)观察负染片说明:pH 5.3对开放态GCV液所含颗粒物的线度及分布密度无实质影响;而pH 5.8的处理使取自开放态GCV液所含颗粒物的线度明显增大、分布密度显著减小;非特异性蛋白酶Proteinase K处理可使GCV中的颗粒物消失。基于GCV内颗粒物的线度、形状及对pH调控和对Proteinase K处理的响应,推测此种颗粒物是蛋白质。     

狗牙花花瓣、花冠筒和花萼中气孔的分布特点及动态变化

对狗牙花的花瓣表皮、花冠筒和花萼的气孔分布情况及花发育过程中气孔密度和气孔指数的动态变化进行了研究.结果发现:狗牙花花瓣的上表皮没有气孔存在,花瓣的下表皮有气孔存在.外层花瓣下表皮的气孔指数和气孔密度均极显著的大于内层花瓣;在花萼外表皮和花冠筒外表皮有气孔存在.从第1～4阶段,花瓣下表皮和花冠筒外表皮的表皮细胞密度逐渐变小,花萼外表皮的表皮细胞密度逐渐增大;花瓣下表皮和花萼外表皮的气孔密度和气孔指数在第1阶段变小,从第2阶段开始又逐渐增大;花冠筒外表皮的气孔指数和气孔密度呈变小趋势.第1、第2和第3阶段气孔指数和气孔密度在花萼外表皮最大、花瓣下表皮最小,第4阶段花冠筒外表皮的气孔指数和气孔密度小于花瓣下表皮外.     

钠离子对洋葱细胞程序性死亡的诱导

对洋葱进行活化培养,探讨钠离子不同诱导浓度与时间对洋葱鳞茎内表皮细胞程序性死亡的影响。结果表明:随着钠离子诱导浓度的升高及诱导时间的延长,细胞形状和结构均会发生不同程度的变化,细胞凋亡数目增加,细胞中丙二醛含量上升,且细胞凋亡率及丙二醛含量在不同处理间均差异显著。说明钠离子在一定诱导浓度与时间下,对洋葱鳞茎内表皮细胞形态、结构、细胞凋亡率、丙二醛含量均有不同程度的影响。     

脱落酸(ABA)在气孔调节中的作用

ABA在气孔调节中具有非常重要的作用。本文介绍了ABA结合蛋白、保卫细胞中的ABA合成和ABA在气孔调节中不依赖Ca^2 的机制和依赖Ca^2 的机制。     

水杨酸对蚕豆保卫细胞气孔运动及质膜内向K+电流的影响

【目的】研究逆境信号水杨酸(SA)刺激条件下,蚕豆气孔保卫细胞中H2O2的产生及其对气孔运动的影响。【方法】以蚕豆为材料,利用表皮条生物分析、膜片钳等方法研究SA诱导蚕豆气孔关闭过程中质膜内向K+电流的变化。【结果】SA可以浓度依赖的方式诱导蚕豆叶片的气孔关闭。质膜NADPH氧化酶抑制剂二亚苯基碘(DPI)可削弱SA作用的45%~60%。借助膜片钳手段记录SA处理条件下全细胞内向K+电流的变化,胞外0.1mmol/L SA处理后20 min可抑制内向K+电流的70%左右。电极液中10μmol/L DPI作用20 min可逆转SA抑制全细胞内向K+电流的46%左右。【结论】SA诱导的气孔关闭可能与H2O2的产生有关,DPI逆转SA对保卫细胞内向K+电流的抑制作用暗示,H2O2可能通过抑制质膜内向K+电流而介导SA诱导的气孔关闭过程。     

PLC在暗调控气孔运动中的作用

[目的]探究PLC在暗调控的气孔运动中的作用。[方法]采用药理学试验和气孔分析,研究PLC参与暗诱导的气孔关闭的作用。[结果]U73122阻止暗诱导的气孔关闭;L-NAME和c-PTIO能够逆转暗诱导的气孔关闭。[结论]暗中PLC活性较高。PLC与NO可能存在某种联系。     

开瓶炼苗对菜用大黄组培苗气孔特性的影响

研究了菜用大黄组培苗开瓶炼苗过程中叶片气孔的特性。结果表明,菜用大黄组培苗经直接开瓶炼苗0~14 d,气孔大小、气孔长径、气孔宽径随开瓶炼苗时间的延长而逐渐减小,并趋向稳定;气孔的关闭率随开瓶时间的延长而迅速增加,达到76.5%;14 d炼苗结束后,叶表皮细胞密度显著增加,气孔密度与气孔指数稍有增加,但不显著。闭瓶炼苗7 d、然后开瓶炼苗7 d可以较快恢复菜用大黄组培苗叶片气孔关闭的适应能力;显微观察发现,不同开瓶时间处理对叶片表皮气孔的细胞结构有明显影响,有光环境与无光环境对炼苗最终没有显著影响。     

外源蔗糖促进蚕豆离体表皮上气孔开放的研究

在非光合条件下研究了外源蔗糖对经暗饥饿处理、超声波“分离”的离体蚕豆(Vicia faba)下表皮上气孔的效应.结果发现,在相对较长的24h无菌培养过程中,外加蔗糖能显著促进离体蚕豆下表皮上气孔的开放.在无气孔开放促进剂Fusicoccin(FC)存在的情况下,0.1 mol/L蔗糖在0.01 mol/LMES-NaOH和MES-KOH(pH 6.1)中,分别增加开度(宽度)达2.0μm和2.6μun;在10-6mol/LFC的存在下,0.1 mol/L蔗糖在MES-NaOH和MES-KOH中,分别增加开度达5.0μm和5.5μm;不同浓度的蔗糖(0.005～0.2mol/L)对气孔开度的试验表明:其开度的增加值与外源蔗糖的浓度呈正相关,其最大开放时的浓度为0.1 mo/L.同时还观察到,蔗糖可维持保卫细胞的活力和其中为数不多的叶绿体的完整性.此研究从另-角度证实了前人关于蔗糖在气孔运动中的渗透调节作用.