细胞内离子在气孔运动中的作用

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使(Ca²⁺)或者渗透调节物质(K⁺、Cl^–)在响应 外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作 用的靶位点, 是保卫细胞离子转运的关键组分, 在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用 和离子通道研究的进展进行了综述。     

植物保卫细胞离子通道在气孔运动中的作用

介绍保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道活性变化及其在气孔运动中的作用,同时对各种刺激引发气孔运动过程中的信使Ca2 、H2O2和pH等对离子通道的调节作用作了概述.     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶,其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究,并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等,它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节,抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径,已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶, 其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究, 并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等, 它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节, 抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径, 已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

气孔功能的结构基础

近年来,国际上十分关注气孔运动的调控机理,在保卫细胞内外的信息传递和转导途径的研究方面取得重要进展。保卫细胞的特殊结构和气孔功能密切相关,对保卫细胞壁特性、质膜上的各种结合蛋白、质膜和液泡膜上的离子通道的研究,以及对细胞骨架和气孔运动的关系的探索为阐明气孔运动的机理提供了更多的依据。     

脱落酸诱导气孔关闭的信号转导研究

气孔保卫细胞是单个细胞水平研究ABA信号转导机制的一 个模式系统。脱落酸（ABA）通过对保卫细胞生理生化状态、胞质Ca2+浓度及其离子通道调节诱导气孔关闭过程。这个过程涉及的因素有：ROS、IP3、cADPR、蛋白质的可逆磷酸化等。     

蚕豆下表皮细胞外钙调素的存在及其对气孔运动的调节

细胞外钙调素可能作为多肽第一信使,调节细胞增殖、花粉萌发、特定基因表达等生理过程.气孔能灵敏地对外界刺激作出反应,快速开闭.本文用免疫电镜和免疫荧光显微镜技术证明保卫细胞及其它表皮细胞胞外都存在钙调素.外源纯化钙调素能促进气孔关闭、抑制气孔开放,最适浓度为10-8mol/L;不能透过质膜的大分子钙调素拮抗剂W7-agarose和钙调素抗血清都能抑制气孔关闭、促进开放,说明保卫细胞的内源胞外钙调素确实能促进气孔关闭、抑制开放,而且只能在细胞外起作用.推测在自然情况下,保卫细胞内源胞外钙调素可能作为胞外第一信使和其它信号分子一起调节气孔的开关运动,而且可能在环境刺激与细胞响应之间起重要作用.     

活性氧在气孔运动中的作用

水分代谢是植物基础代谢的重要组成部分,气孔开关精细地调节着植物水分散失和光合作用。气孔运动受到多种因子的调控,保卫细胞内大量的第二信使分子是响应外界刺激、调节保卫细胞代谢方式、改变保卫细胞水势进而引起气孔开关的重要功能组分。细胞内的活性氧就是其中重要的成员之一。保卫细胞中的活性氧包括过氧化氢、超氧阴离子自由基和羟自由基等,这些活性氧可以通过光合作用、呼吸作用产生或通过专门的酶催化合成,在触发下游生理反应、完成信号转导后由专门的酶将其清除。在植物激素(脱落酸、水杨酸)、一氧化氮、质外体钙调素、细胞外ATP等因子调节气孔运动的过程中,活性氧都发挥了介导作用。该文对于近年来活性氧在气孔运动过程中发挥的作用方面的研究进展进行了综述。     

保卫细胞碳代谢与气孔运动

作为气孔运动渗透调节的代谢基础 ,气孔保卫细胞的碳代谢有特殊的调控机理。本文介绍了气孔保卫细胞中参与碳代谢的主要酶的特性及调控特点 ,特别是保卫细胞叶绿体中催化苹果酸形成的PEP羧化酶 ,其磷酸化和去磷酸化参与了保卫细胞信号传递。保卫细胞碳代谢调控在气孔运动调节中的作用 ,并讨论了保卫细胞碳代谢与能量代谢的关系     

蚕豆下表皮细胞外钙调素的存在及其对气孔运动的调节

细胞外钙调素可能作为多肽第一信使,调节细胞增殖,花粉萌发,特定基因表达等生理过程,气孔能灵敏地对外界刺激作出反应,快速开闭,本文用免疫电镜和免疫荧光显微镜技术证明保卫细胞及其它表皮细胞胞外都存在钙调素;外源纯化钙调素能促进气孔关闭,抑制气孔开放,最适浓度为10^-8mol/L;不能透过质膜的大分子钙调素拮抗剂W—-agarose和钙调素抗血清都能抑制气孔关闭,促进开放,说明保卫细胞的内源胞外钙调素确实能促进气孔关闭,抑制开放。而且只能在细胞外起作用,推测在自然情况下,保卫细胞内源胞外钙调素可能作为胞外第一信使和其它信号分子一起调节气孔的开关运动,而且可能在环境刺激与细胞响应之间起重要作用。     

多功能的钙／钙调素依赖的蛋白激酶II介导的细胞信号传导

钙调素（Calmodulin,CaM）是一个特别的对钙敏感的蛋白,在钙信号传导通路中扮演重要角色钙／钙调素依赖性蛋白激酶（Calcium／calmodulin-dependent kinases（CaMKs））与荷尔蒙、神经迷质及其他信号引起的细胞反应相关、作为重要的第二信使,钙／钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ（CaM—KⅡ）是一类在细咆中无所不在的表达的蛋白激酶,能维持细胞内的钙浓度在很低的水平,再增加后续的特定的钙激动刺激。钙／钙调素依赖的簧白激酶Ⅱ独特的全酶结构和自我调节的性质使其对短暂的钙信号和胞内钙的变化能做出延长反应：本文从结构、合成、细胞分布、反应底物、生理功能等方面介绍了钙／钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ的激活对细胞信号传导的作用。     

胶质细胞的细胞间通讯

星型胶质细胞虽然没有动作电位,但是可以表达多种受体和离子通道,并且以细胞内钙波传递的方式来响应各类刺激。星型胶质细胞同样可以释放多种信号分子来介导细胞间的通讯。尤为特别的是,星型胶质细胞的钙波传播和突触功能的反馈调节都需要其释放ATP才得以完成。然而,星型胶质细胞释放ATP的途径和机理还有待研究。尽管人们已经在星型胶质细胞中发现了小囊泡和大致密核心囊泡的标记物,可是用以胞吐的囊泡究竟是什么还并不清楚。作者等近期的研究成果表明,FM染料——一种被成功应用于研究神经元和其他分泌型细胞囊泡循环的染料,可以特异地标记星型胶质细胞的溶酶体,并依不同程度的刺激表现出两种不同模式的钙离子依赖性胞吐：在较低强度刺激下（ATP,谷氨酸）发生部分胞吐,而在高强度刺激下（氰化钾）则发生完全胞吐。进一步研究表明,溶酶体中含有大量ATP,并且在部分胞吐时少量释放ATP,完全胞吐时大量释放ATP,同时释放溶酶体酶。选择性地裂解星型胶质细胞的溶酶体,发现ATP释放和钙波传播都消失了。总之,星型胶质细胞的溶酶体可以通过调节性胞吐对生理和病理条件下的细胞间信号传递产生重要意义。     

锰对植物毒害及植物耐锰机理研究进展

含锰矿渣的排放造成了严重的土壤锰污染。揭示锰毒害和植物的耐锰机制对于污染土壤治理具有重要意义。研究表明,高浓度的Mn2＋能够抑制根系Ca2＋、Fe2＋和Mg2＋等元素的吸收及活性,引起氧化性胁迫导致氧化损伤,使叶绿素和Rubisco含量下降、叶绿体超微结构破坏和光合速率降低。而锰超累积植物则具有多种解毒或耐性机制,如区域化、有机酸螯合、外排作用、抗氧化作用和离子交互作用等。根系主要通过有机酸的螯合作用促进植物对Mn^2＋的转运解毒,同时能够将过量的Mn^2＋区域化在根细胞壁中;叶片可通过酚类物质或有机酸螯合Mn^2＋,并将其区域化在叶片表皮细胞和叶肉细胞的液泡中（或通过表皮毛将Mn^2＋排出体外）。其中,金属转运蛋白在植物对Mn^2＋的吸收、转运、累积和解毒过程中发挥着重要作用。     

Roles of ion channels and transporters in guard cell signal transduction

Stomatal complexes consist of pairs of guard cells and the pore they enclose. Reversible changes in guard cell volume alter the aperture of the pore and provide the major regulatory mechanism for control of gas exchange between the plant and the environment. Stomatal movement is facilitated by the activity of ion channels and ion transporters found in the plasma membrane and vacuolar membrane of guard cells. Progress in recent years has elucidated the molecular identities of many guard cell transport proteins, and described their modulation by various cellular signal transduction components during stomatal opening and closure prompted by environmental and endogenous stimuli.     

zVAD-fmk对未成熟树突状细胞诱导初始性CD4＋T细胞分化为调节性T细胞影响的体外研究

目的 研究 Caspase 通路在未成熟树突状细胞（imDC）诱导同种异体 CD4＋ T 细胞转化为调节性 T 细胞（Treg）中的作用及探讨免疫耐受机制建立可能的分子机制.方法 将人外周血分离、培养出的imDC 与健康胎儿脐血中分离CD4＋ T 细胞混合培养,同时加入zVAD-fmk,以流式细胞仪检测CD4＋CD25＋ T 细胞（Treg 细胞）转化率.结果 （1）imDC 的鉴定：外周血经诱导后分离的imDC,以流式细胞仪检测细胞表面分子,imDC 表面分子表达的结果：CD80（7.27 ± 0.13）、CD83（3.53 ± 0.35）、CD1a（4.29 ± 0.27）;（2）混合培养后CD4＋CD25＋T细胞的转化率结果为：空白组（1.78 ± 0.11）﹪、对照组（22.23 ± 0.77）﹪、低浓度zVAD-fmk 组（21.63 ± 0.82）﹪、中浓度zVAD-fmk 组（12.24 ± 0.54）﹪、高浓度zVAD-fmk 组（12.20 ± 0.96）﹪,结果对照组和低浓度组、中浓度组和高浓度组间比较,P 〉 0.05,其余各组间比较,P 〈 0.05.加入zVAD-fmk 并与imDC 细胞混合培养的T 细胞转化率相对于未加入阻断剂的T 细胞较低,同时Caspase 信号通路对zVAD-fmk 无浓度依赖性.结论 imDC 可以诱导同种异体初始性CD4＋ T 细胞分化为Treg.Caspase 信号通路特异性的阻断剂zVAD-fmk 可以部分抑制Treg 的转化,说明Caspase 信号通路在诱导免疫耐受中可能起了较为重要的作用.     

植物ABA-H2O2介导的气孔关闭

本文综述了脱落酸作为根源信号物质经由木质部被传递到叶片,经重新分配再与脱落酸受体结合,然后刺激气孔开放因子,调节烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶等关键酶活性产生过氧化氢,过氧化氢可使胞质碱化并刺激钙离子通道使钙离子内流,活化阴离子通道使阴离子外流,最终导致气孔关闭的一系列过程。该过程涉及到的因子包括：脱落酸受体、气孔开放因子、磷脂酰环己六醇、分裂原激活蛋白激酶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、Ca^（2＋）、pH、一氧化氮等。     

Cell type-specific regulation of ion channels within the maize stomatal complex

The stomatal complex of Zea mays is composed of two pore-forming guard cells and two adjacent subsidiary cells. For stomatal movement, potassium ions and anions are thought to shuttle between these two cell types. As potential cation transport pathways, K(+)-selective channels have already been identified and characterized in subsidiary cells and guard cells. However, so far the nature and regulation of anion channels in these cell types have remained unclear. In order to bridge this gap, we performed patch-clamp experiments with subsidiary cell and guard cell protoplasts. Voltage-independent anion channels were identified in both cell types which, surprisingly, exhibited different, cell-type specific dependencies on cytosolic Ca(2+) and pH. After impaling subsidiary cells of intact maize plants with microelectrodes and loading with BCECF [(2',7'-bis-(2-carboxyethyl)-5(and6)carboxyflurescein] as a fluorescent pH indicator, the regulation of ion channels by the cytosolic pH and the membrane voltage was further examined. Stomatal closure was found to be accompanied by an initial hyperpolarization and cytosolic acidification of subsidiary cells, while opposite responses were observed during stomatal opening. Our findings suggest that specific changes in membrane potential and cytosolic pH are likely to play a role in determining the direction and capacity of ion transport in subsidiary cells.     

电压门控钠离子通道疾病的研究进展

细胞膜上的电压门控钠离子通道（Voltage-gated Sodium Channels,VGSCs）是细胞形成动作电位过程中重要的组成构件,由一个大的α亚基和一个或多个不同的β亚基组成,中央是具高度选择性只允许钠离子通过的亲水通道。电压门控钠离子通道在调节细胞膜电位、维持细胞离子稳态、细胞增殖和凋亡等生理过程中发挥着重要作用,因而钠离子通道自身的异变或是相关基因的变异都可能引起一系列身体病变。本文主要介绍了电压门控钠离子通道的结构与功能,阐述了其与癌细胞侵袭转移和神经病理性疼痛的关系,并介绍了几种典型的由钠离子通道基因变异引起的疾病。随着对电压门控钠离子通道及其异常分子机制研究的不断深入,新成果将为生理学、药理学和病理学等领域的研究提供理论基础和新的研究思路,为离子通道疾病的临床预防、诊断与治疗找到新途径。