蠶豆保衛(wèi)細胞PEG6000脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究.pdf

1、氣孔是植物體與外界環(huán)境進行氣體和水分交換的窗口。水分脅迫下，氣孔會發(fā)生關(guān)閉以避免水分的過度流失，從而減輕水分脅迫對植物的傷害。因此對水分脅迫下氣孔運動機理進行研究，對增強農(nóng)作物的抗性，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量意義非常重大。以往的研究認為干旱條件下氣孔運動通過保衛(wèi)細胞感受及轉(zhuǎn)導(dǎo)水力學或/和化學信號實現(xiàn)，其中關(guān)于化學信號(主要為ABA)的研究工作較多也較深入，但保衛(wèi)細胞水力學信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制研究尚少。本文以蠶豆葉片下表皮為材料，以PEG6000滲透

2、脅迫模擬水力學信號變化并借助激光共聚焦顯微鏡(LSCM)技術(shù)，研究水力學信號作用下保衛(wèi)細胞NO、H<,2>O<,2>變化和來源、液泡形態(tài)和變化及其與氣孔關(guān)閉的關(guān)系，并對液泡、微絲骨架、NO和H<,2>O<,2>間的關(guān)系進行初步探索，所得主要實驗結(jié)果如下： 1．PEG6000能夠誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，在一定范圍內(nèi)具有濃度和處理時間的依賴效應(yīng)。NO清除劑c-PTIO、NO合酶抑制劑L-NAME、H<,2>O<,2>清除劑ASA和CAT、H<

3、,2>O<,2>產(chǎn)生抑制劑DPI和SHAM對氣孔開度沒有明顯影響，但能有效逆轉(zhuǎn)PEG6000誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，暗示NO、H<,2>O<,2>介導(dǎo)PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的效應(yīng)，NO、H<,2>O<,2>可能是PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉不可缺少的組分。 2．結(jié)合使用NO、H<,2>O<,2>特異熒光探針和激光共聚焦顯微鏡(LSCM)對PEG6000處理下保衛(wèi)細胞內(nèi)源NO、H<,2>O<,2>水平進行檢測，結(jié)果表明PEG6000處理

4、后NO、H<,2>O<,2>熒光明顯增強，c-PTIO、L-NAME能降低PEG6000誘導(dǎo)的NO熒光，同樣ASA、CAT、DPI和SHAM均能降低PEG6000誘導(dǎo)的H<,2>O<,2>熒光。這些數(shù)據(jù)顯示PEG6000確實能夠誘導(dǎo)內(nèi)源NO和H<,2>O<,2>產(chǎn)生，PEG6000誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉確實通過NO、H<,2>O<,2>介導(dǎo)。L-NAME、DPI和SHAM顯著抑制NO、H<,2>O<,2>產(chǎn)生的結(jié)果表明，PEG6000誘導(dǎo)的NO

5、產(chǎn)生可能與NOS途徑有關(guān)，而誘導(dǎo)的H<,2>O<,2>生成可能由NADPH氧化酶和細胞壁過氧化物酶催化。 3．為了研究PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉中微絲骨架的作用及其與NO、H<,2>O<,2>的關(guān)系，以微絲聚合抑制劑細胞松弛素B(CB)預(yù)處理表皮條然后進行PEG6000、NO或H<,2>O<,2>處理，結(jié)果顯示CB預(yù)處理顯著抑制PEG6000、NO或H<,2>O<,2>誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，但并未抑制PEG6000誘導(dǎo)的內(nèi)源NO、H<

6、,2>O<,2>水平升高，表明PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉中微絲骨架可能在NO、H<,2>O<,2>下游起作用。 4．使用LSCM和液泡特異熒光探針對PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉中保衛(wèi)細胞液泡形態(tài)及變化進行觀察，結(jié)果表明氣孔開放時保衛(wèi)細胞液泡體積大而數(shù)目較少且細胞質(zhì)呈薄層狀靠近細胞壁和細胞核，PEG6000處理后大液泡消失而大量小液泡出現(xiàn)，小液泡之間往往存在細胞質(zhì)薄層。另外PEG6000處理后液泡膜多見折疊和皺褶，推測此可能為液泡膜

7、的一種儲藏方式。 5．NO、H<,2>O<,2>清除劑和合成抑制劑c-PTIO、L-NAME、ASA、CAT、DPI、SHAM等均明顯抑制PEG6000誘導(dǎo)的大液泡向小液泡轉(zhuǎn)變，外源NO、H<,2>O<,2>處理也促進大液泡消失和大量小液泡出現(xiàn)，表明NO、H<,2>O<,2>誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉由大液泡向小液泡轉(zhuǎn)變介導(dǎo)，液泡變化是PEG6000誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的重要環(huán)節(jié)。 6．CB預(yù)處理明顯抑制PEG6000、NO和H<,2>O<