PTK与H_2O_2在ABA诱导气孔关闭中的初步关系

酪氨酸蛋白激酶(protein tyrosine kinase,PTK)参与多种植物生理过程,但在气孔运动中的研究相对较少,且与过氧化氢(H_2O_2)在脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导气孔关闭中的关系尚不清楚。通过PTK激酶的抑制剂和H_2O_2的清除剂及合成抑制剂的使用,初步研究了PTK在ABA诱导气孔关闭中的作用及与H_2O_2的相互关系。酪氨酸蛋白激酶抑制剂木黄酮(genistein)和tyrphostin A23抑制ABA和外源H_2O_2诱导的气孔关闭,且能够促进ABA诱导关闭的气孔重新开放。PTK参与ABA诱导的气孔关闭,且通过调控保卫细胞内H_2O_2水平进而调控气孔运动。     

暗诱导气孔关闭中的信号转导

[目的]探究G蛋白在暗调控气孔运动中的作用。[方法]通过药理学试验和气孔分析证明G蛋白是否参与暗诱导的气孔运动。[结果]PTX阻止暗诱导下的气孔关闭,该效应与H2O2清除剂Vc、CAT类似。[结论]黑暗中G蛋白活性较高,可能对H2O2起调控作用。     

白僵菌诱导甘草气孔关闭的信号机制研究

甘草是我国一类大宗药材,大多分布在干旱和半干旱地区。白僵菌是应用广泛的生防真菌,为探索白僵菌对甘草气孔开度的影响,以MES缓冲液为对照,设置0.01 g·mL~(-1)、0.02 g·mL~(-1)、0.04 g·mL~(-1)、0.1 g·mL~(-1)四个浓度处理甘草叶片下表皮,运用药理学实验方法,观察其对甘草气孔运动的影响。结果表明,白僵菌可以诱导甘草气孔关闭。NADPH氧化酶抑制剂(咪唑)、Ca~(2+)螯合剂(EGTA)、活性氧清除剂(GSH)、细胞壁过氧化物酶抑制剂(SHAM)、ACC氧化酶抑制剂(CoCl_2)等信号抑制剂不同程度逆转白僵菌诱导的气孔关闭。综上,白僵菌可以诱导甘草气孔关闭,促使活性氧爆发,Ca~(2+)和乙烯参与了其诱导的气孔关闭过程。     

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。     

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。     

异三聚体G蛋白在UV-B诱导拟南芥气孔关闭中的作用

【目的】了解异三聚体G蛋白在紫外线B（UV-B）辐射诱导气孔关闭中的作用,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】以拟南芥（Arabidopsis thaliana）野生型、G蛋白α亚基基因缺失突变体及其超表达株系和组成活化型株系为材料,并结合药理学试验,通过气孔开度分析确定G蛋白在0.5 W•m-2 UV-B辐射诱导拟南芥叶片气孔关闭中的作用。【结果】细菌毒素试验表明,G蛋白抑制剂百日咳毒素（PTX）能显著抑制UV-B诱导的气孔关闭,而其活化剂霍乱毒素（CTX）能模拟UV-B的作用诱导可见光下叶片气孔关闭。遗传学试验显示,UV-B不能诱导异三聚体G蛋白α亚基GPA1功能缺失突变体gpa1-1和gpa1-2的气孔关闭,却能诱导其超表达株系wGα和组成活化型株系cGα的气孔关闭,且cGα在可见光下气孔开度明显小于野生型,在UV-B辐射初期其气孔关闭速度明显快于野生型。【结论】异三聚体G蛋白α亚基参与了UV-B辐射诱导拟南芥叶片气孔关闭的信号转导过程。     

气孔关闭剂提高棉花抗旱力的研究

<正> 棉花的一生需要充足的水分,水分不足引起棉花营养生长不良,株型矮小,叶面积小,易使蕾铃脱落,纤维品质下降. 我省广大棉区,目前还不能进行大面积灌溉,采用化学药剂使气孔关闭,借以降低土壤水分消耗,提高作物蒸腾效率,并增强其抗旱能力是一个值得注意的问题.国外研究气孔关闭剂,比较肯定的有十余种,其中以醋酸苯汞作用最强.较低浓度(5×10~(-5)M)的醋酸苯汞可以有效地抑制气孔开放,降低蒸腾,其作用机制是与质膜结构蛋白的巯基发生反应,改变膜透性,从而抑制了保卫细胞的膨胀,但汞制剂污染环境,不能实用.除醋酸苯汞以外,国     

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。     

ABA、IAA对旱作水稻叶片气孔的调节作用

 采用土培方法研究了淹水和旱作条件下的水稻体内ABA和IAA对水稻叶片气孔行为的动态变化。SAS分析表明 ,在淹水条件下 ,水稻叶气孔阻抗主要是与相对湿度、IAA含量和叶片温度显著相关。偏回归分析结果表明 ,影响淹水条件下水稻叶气孔阻抗的主要因素为相对湿度和IAA含量 ,回归系数分别为 0 .0 2 7和 0 .0 0 0 16,而旱作条件下水稻叶气孔阻抗则主要是由温度、IAA和ABA决定 ,回归系数分别为 0 .0 745、0 .0 0 0 3和 -0 .0 0 0 9。利用外源不同IAA、ABA比例的混合液处理水稻叶片 ,发现其对水稻叶片的气孔开闭具有效的调控作用 ,从而有效地提高水稻叶片的光合作用     

气孔导度及根部ABA与CTK合成的影响

不同氮素条件下的玉米苗(西玉3号)，进行干旱后复水处理。对玉米植株叶片水势，气孔导度和根系ABA，ZR的动态变化进行了研究，结果表明氮素增强了植物对于旱的敏感性，高浓度的CTK可保持气孔开张。适宜的处理，有利于提高植物的抗旱性。     

铝诱导蚕豆气孔保卫细胞凋亡研究

植物叶表面的气孔保卫细胞是研究信号转导的模式实验系统,对环境变化反应灵敏而准确,采用蚕豆叶面气孔保卫细胞,研究了铝(AlCl3)对细胞的毒性效应.结果表明,在1～10mmol·L-1范围内,AlCl3可使气孔保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,且随着浓度的增高细胞死亡率增高;死细胞呈现核固缩、核降解、凋亡小体等典型凋亡特征.凋亡抑制剂z-Asp-CH2-DCB或TLCK与AlCl3共同作用时,保卫细胞死亡率显著降低;一定浓度的抗坏血酸(AsA)或过氧化氢酶(CAT)以及Ca2+螫合剂乙二醇四乙酸酯(EGTA)或Ca2+通道抑制剂LaCl3与AlCl2共同作用时,细胞死亡率降低.研究结果表明,铝诱导的蚕豆保卫细胞死亡可能是一种细咆凋亡过程,由胁迫诱发的活性氧介导,通过激活质膜钙通道,引起胞内Ca2+水平改变,进而介导细胞凋亡.     

外源ABA、NO对葱鳞茎上气孔运动的影响

以葱(Allium fistulosum)地下鳞茎为材料,观察气孔在鳞茎表皮的分布特点,研究了不同浓度、不同处理时间的外源ABA、NO对气孔关闭的影响,以及在ABA诱导的气孔关闭过程中NO与ABA之间的联系.结果表明,葱鳞茎下端外表皮上有气孔存在,气孔密度为37.74个/mm2,保卫细胞较大,多呈半圆形.NO和ABA单独使用均可明显诱导葱鳞茎表皮气孔关闭,并有浓度效应及时间效应.NO有加强ABA诱导的气孔关闭的作用.用ABA或NO处理表皮条的同时加入NO清除剂血红蛋白,能减轻ABA对气孔关闭的诱导作用,ABA和NO的信号交叉可能也存在于葱鳞茎外表皮的保卫细胞中.     

SO2诱导拟南芥气孔保卫细胞致死效应研究

以拟南芥叶片下表皮为材料,研究了SO2体内衍生物--亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液(3:1,mmol·L-1/mmol·L-1)对气孔保卫细胞的致死作用.结果表明,浓度0.5～4.5 mmol·L-1的SO2衍生物处理表皮3 h可引起保卫细胞死亡,细胞死亡率呈浓度依赖性增高.抗坏血酸(AsA)或过氧化氢酶(CAT)与SO2衍生物共同作用时,保卫细胞死亡率显著降低.Ca2+螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)或Ca2+通道抑制剂LaCl3与SO2衍生物共同作用时,保卫细胞死亡率亦显著降低.研究发现,一定浓度的SO2可诱导拟南芥保卫细胞死亡,胁迫可能通过诱导活性氧、激活质膜钙通道,造成胞外Ca2+内流,引发细胞死亡.     

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。     

SA、ABA、BR诱导植物抗高温可能机理的研究

SA、ABA、BR 3种植物激素在抗热性方面已经取得了很大的研究进展。本文主要从这3种外源生长调节剂引起的一系列生理现象上来概述其诱导植物抗高温的机理。     

MAP18参与了脱落酸调控的拟南芥气孔关闭及根生长

以拟南芥野生型、GFP-α-tubulin-6转基因拟南芥及微管结合蛋白MAP18相关突变体为材料,利用药理学试验及激光扫描共聚焦显微技术研究了在脱落酸(ABA)诱导叶片气孔关闭过程中保卫细胞微管骨架的动态变化、根生长情况及其可能的调控因子。结果表明,微管结合蛋白MAP18过表达拟南芥OE的叶片气孔关闭现象敏感,MAP18 RNAi沉默株R18现象相对不敏感。外源ABA抑制拟南芥幼苗初生根的生长试验中,突变体OE根伸长减慢的现象显著,伸长速率由0.60 cm/d降低至0.12 cm/d,未处理时WT、map18的伸长速率都要低于OE的伸长速率,而用5μmol/L ABA处理之后,WT、map18的伸长速率高于OE的伸长速率。在此基础上研究了参与其中的作用因子,推测MAP18通过影响微管的动态重组参与到ABA诱导拟南芥气孔关闭和根伸长的生理过程。     

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.     

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。     

马铃薯叶片气孔的开张与关闭同步伴随果胶的降解与合成

【目的】 比较气孔关闭与不同气孔密度开张之间叶片分化表达蛋白质及其积累变化,揭示果胶代谢如何调控气孔开张和关闭,为深入理解气孔的环境适应功能提供依据。【方法】 构建体内过量和抑制StEPF-2（EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 2 from Solanum tuberosum）表达载体,以茎段为外植体,转化马铃薯克新1号植株,获得不同气孔密度的转化株系,以黑暗条件下气孔关闭为对照,采用RNA-seq和iTRAQ分别检测不同处理和对照叶片的基因和蛋白质表达谱,比较不同气孔密度分化表达的蛋白质,并通过StEPF-2标记的pulldown和LC-MS/MS结果确认,明确不同气孔密度特异诱导表达的胞壁果胶代谢参与的蛋白质。【结果】 叶片成熟过程中,随着气孔的关闭和开张,至少有14个蛋白质家族参与了保卫细胞壁果胶的代谢;黑暗条件下,气孔关闭时有5个蛋白质家族特异表达,分别是阻止HGs水解的多聚半乳糖醛酸酶抑制子（polygalacturonase inhibitor,PGI）、RG侧链合成的UDP-鼠李糖合成酶（rhamnose synthase,RHM）、半乳聚糖β-1,4半乳糖基转移酶（galactan β-1,4-galactosyltransferase,GALS）、UDP-D-葡萄糖醛-4-异构酶（UDP-D-glucuronate 4-epimerase,GAE）和聚半乳糖4-α-半乳糖转移酶（polygalacturonate 4-α-galacturonosyltransferase,GAUT）;光照条件下,在不同气孔密度的叶片中检出4个蛋白质家族特异表达,它们分别是降解果胶C6甲酯的果胶甲基酯酶（pectinmethylesterase,PME）、内切和末端水解果胶的多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）、α-半乳糖苷酶（α-galactosidase,AGAL）和类果胶裂解酶（pectate lyase-like,PLL）。另有5个蛋白质家族同时参与了气孔的开张和关闭,它们分别是阿拉伯半乳聚糖-蛋白质（aabinogalactan-protein,AGP）、果胶乙酰酯酶（pectinacetylesterase,PAE）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase,BGAL）、类枯草杆菌蛋白酶（subtilase-like,SBT）和果胶甲基酯酶抑制子（pectinesterase inhibitor,PMEI）。【结论】 光照条件下,PME催化果胶去甲酯,其后PG和PLL及AGAL分别内切和末端水解果胶,丧失结构的果胶在膨压下开裂,打开气孔;黑暗条件下,PGIP抑制果胶水解,RHM增强果胶侧链合成,结构完整的果胶自行膨胀,保持气孔关闭。     

水稻叶片气孔分布与气孔密度的研究

用改良刮制法研究了水稻叶片的气孔分布与气孔密度。结果表明稻叶下表面气孔的分布不是随机的,表现出一定的规 律性。气孔在脉间区纵向排列成行;叶缘和主脉附近气孔分布较均匀;其他脉间区气孔行可分为两组,组内气孔行数因品种、 叶位和叶片上的具体部位而有差异。同一叶片气孔行数的顺序是基部>中部>尖部。稻叶气孔密度是籼稻普遍大于粳稻,且 籼稻、偏籼稻、粳稻和偏粳稻4种类型气孔密度的大小顺序为籼稻>偏籼稻>偏粳稻>粳稻,表现出明显的类型间差异。