植物质膜H^＋-ATPase及其在胁迫中的反应

植物质膜H^ -ATPase属于P型质子泵。由该酶产生的跨膜电化学梯度是物质跨膜运输的原初动力。质膜H^ -ATPase与植物生长发育密切相关，被称为植物细胞的“主宰酶”。本文对质膜的分子结构、活性调节、生理功能、对逆境的响应以及该酶在植物细胞信号传导中可能存在的调节机制等方面做一综述。     

植物液泡膜H+-ATPase和H+-PPase研究进展

植物液泡膜 ATP 酶（H+-ATPase）和液泡膜焦磷酸酶（H+-PPase）是液泡膜上两个含量丰富的蛋白,其功能的正常发挥在植物生长发育过程中扮演着重要角色。液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 水解底物释放能量,同时产生大量 H+由胞质泵入液泡内,形成细胞质与液泡间的 H+ 电化学势梯度,为多种溶质分子的跨膜主动运输提供驱动力,维持细胞内的离子稳态和渗透平衡,为细胞内各种生理生化反应的正常运行提供保障。此外,液泡作为植物细胞离子养分的储存库,其膜上 H+-ATPase 和 H+-PPase 能够通过改变其活性来调控硝酸盐在胞质和液泡间的分配比例,进而影响植物的氮素利用效率。在逆境胁迫条件下,提高液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的活性有利于提高植株对逆境的适应能力,从而减少逆境胁迫对植株生长发育造成的不利影响。介绍了植物液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的结构特征及其在植物生长发育过程中的生理功能,并对其在植物抵御非生物逆境胁迫过程中发挥的重要作用进行阐述,为进一步提高作物的氮素利用率及逆境适应能力提供方向。     

质膜ATP酶介导机械伤害诱导豌豆叶片的防御反应

【目的】研究质膜ATP酶(H+-ATPase)在机械胁迫诱导植物防御反应形成中的作用。【方法】通过酶活性生化测定、Western blot检测和电镜细胞化学观测方法,研究机械伤害对豌豆幼苗质膜H+-ATPase活性的影响;同时结合药理学实验,进一步探讨了质膜H+-ATPase与活性氧积累在伤害防御反应中的关系。【结果】机械胁迫能诱导质膜H+-ATPase活性提高,但并未改变该酶蛋白含量;抑制质膜H+-ATPase活性,伤诱导的H2O2累积和苯丙氨酸解氨酶活性提高随之被抑制,活性氧清除剂处理对伤诱导质膜H+-ATPase活性提高没有影响。【结论】质膜H+-ATPase参与机械胁迫诱导防御反应相关的信号传递,该酶可能作用于活性氧信号上游,并通过蛋白磷酸化调节来诱导下游防御反应形成。     

钾、钠离子与液泡膜H~+-ATPase研究进展

介绍了植物液泡膜H+-ATPase分子结构和功能,尤其重点阐述了K+、Na+与植物液泡膜H+-ATPase活性的关系。     

拟南芥AVP2基因转化烟草中吸钾相关基因的转录分析

【目的】了解无机焦磷酸酶对植物钾吸收和相关基因表达的作用。【方法】反转录克隆拟南芥无机焦磷酸酶基因(H+-PPase)AVP2,构建植物表达载体,采用根癌农杆菌介导法将其导入烟草品种K326,经分子鉴定,提取转化烟苗幼根RNA,反转录后,应用荧光定量PCR分析外源基因AVP2和烟草钾通道基因NKT1、钾离子转运体基因NtHAK1、细胞质膜H+-ATPase基因NHA1、液泡膜H+-ATPase基因VAG1和液泡膜H+-PPase基因NVP1的mRNA转录水平,并测定转化烟草叶片的内在化学成分。【结果】获得了GUS染色和AVP2序列PCR扩增呈阳性的卡那霉素抗性转化烟草11株。经Southern杂交鉴定,证实AVP2基因已成功导入烟草,在转化烟草幼根中可以检测到外源基因AVP2的mRNA,证实该基因已整合到烟草基因组并成功表达;与未转化烟草相比,烟草钾离子转运体基因NtHAK1的转录水平显著增加,钾通道基因NKT1的转录稍有增加,而烟草液泡膜H+-ATPase基因VAG1和液泡膜H+-PPase基因NVP1的转录有所降低,烟草细胞质膜H+-ATPase基因NHA1无显著变化;转化烟草材料烟叶K+含量较对照显著增加,而烟碱、还原糖等其他内在化学成分无显著变化。【结论】无机焦磷酸酶基因参与植物的K+吸收。     

盐胁迫下植物质膜和液泡膜H+-ATPase活性的研究进展

综述了植物质膜和液泡膜H+-ATPase的结构特征、生理功能和活性变化的研究进展。     

植物质膜质子泵H^＋—ATPase的活性调节及功能研究进展

植物细胞质膜H^ -ATPase(EC3.6.1.35)是质膜上的插入蛋白，具有利用水解ATP产生的能量，将细胞质膜内侧的H^＋泵到质膜外侧的特征，简称为质子泵。它对植物细胞营养物质的吸收、细胞生长、气孔运动和渗透调节等生理过程有重要的调节作用，是植物生命活动的“主宰酶”。自从Hodges^[1]等在离体质膜中证实ATPase活性以来，质膜H^ －ATPase的研究受到了广泛的重视。特别是近20年来，随着表面活性剂的应用和分离纯化技术的不断改进，获得了高纯度的酶制剂。本着重阐述了植物质膜质子泵H^ -ATPase在活性调节及功能方面的研究进展。     

不结球白菜体内硝酸盐积累与其液泡膜上质子泵的关系

用蔗糖密度梯度离心法分离了水培不结球白菜品种上海青叶柄与叶片液泡膜,并测定了与硝酸盐运输相关的质子泵的水解活性.结果表明,液泡膜纯度达到35%～40%;在离体条件下,叶片和叶柄中H+-ATPase和H+-PPase的最佳pH值均为8.0左右;叶柄细胞液泡膜H+-ATPase和H+-PPase的水解活性显著高于叶片,且叶柄液泡膜上H+-ATPase和H+-PPase有较高的Vmax值.试验表明,硝酸盐在叶柄与叶片中的积累差异与其液泡膜上的质子泵活性大小密切相关.     

蓝光和Ca对小麦幼苗谷氨酸合成酶及钙调系统酶活性的影响

小麦黄化苗和绿苗经短时间蓝光照射,谷氨酸合成酶(GOGAT)活性明显增强,Ca能显著增强GOGAT活性.蓝光对小麦NO-3代谢过程中GOGAT活性的影响与细胞内钙调系统及其作用靶酶——Ca2+-ATPase、H+-ATPase活性密切相关,这表明钙信号系统可能参与了蓝光信号受体——隐花色素(cryptochrome)相关联的光敏感途径,从而调节植物NO-3代谢过程.小麦黄化苗和绿苗的蓝光受体可能不同.     

光盐交互胁迫下台湾沟叶结缕草生长、叶绿体膜脂过氧化和ATPase动态变化研究

台湾沟叶结缕草接受强辐射、极度遮荫胁迫后,形态上表现出适阳型、适阴型两种生态型.继续实施弱光、弱光+盐胁迫处理,在0.5 mol/L NaCl溶液水培通气24 d后,所有处理下叶绿体可溶性蛋白、叶绿体MDA表现持续上升的趋势,与弱光相比,光盐胁迫后上升幅度更大;叶绿体Na+-K+-ATPase活力在弱光下无大的变化,适阳型在光盐胁迫下持续上升,而适阴型在16 d为最高,24 d下降.阳生型在弱光、光盐胁迫下叶绿体Ca2+-ATPase活力持续上升;阴生型在弱光下叶绿体Ca2+-ATPase活力在16 d时最高,之后下降;阴生型在弱光、光盐胁迫下叶绿体Ca2+-ATPase活力8 d时最高,之后下降.这表明:适阴型与适阳型相比,抗盐性明显下降,生理上表现出叶绿体膜脂过氧化程度加剧,Na+、K+跨膜转运、渗透调节功能下降,细胞膜稳定性下降;形态上表现出萎蔫的症状.