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     

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。     

单细胞组学技术及其在植物保卫细胞研究中的应用

单细胞组学技术在动物研究中已经得到广泛应用,但在植物学领域尤其是保卫细胞研究中还处于起步阶段。由保卫细胞构成的气孔承担着植物生命过程中水分散发及气体交换大门的作用。将单细胞组学技术应用到保卫细胞功能解析中将有助于了解保卫细胞参与的基本生理过程。该文综述了植物单细胞组学技术的发展、保卫细胞研究现状及单细胞组学技术在植物保卫细胞研究中的初步应用,为借助该技术解决植物生物学中保卫细胞发育、代谢及对环境胁迫响应等基本问题提供研究思路和方法。     

小麦旗叶保卫细胞长度的分布

植物叶表皮的气孔是蒸发植物体内水分的主通道,而小麦叶片气孔则是由两个哑铃状的保卫细胞组成,这种保卫细胞的长度分布具有一定的稳定性和规律性。为了摸清保卫细胞长度在小麦旗叶上的分布规律,以便进一步研究小麦旗叶的水分生理,1989年我们采用叶片保卫细胞长度观测法,对14个小麦基因型4200个旗叶保卫细胞进行了长度测量,现将测量结果报告如下:     

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。     

利用激光扫描共聚焦显微镜研究拟南芥气孔发生与发育

通过激光扫描共聚焦显微镜,利用不同种类(波长)的激光研究拟南芥叶片气孔发生与发育。结果表明,利用紫外激光(351nm)扫描可以清楚观察到拟南芥表皮各种细胞及其发生发育的形态变化,包括表皮毛细胞、副卫细胞、保卫细胞、铺垫表皮细胞等。气孔发生过程中,首先原表皮细胞不对称分裂产生拟分生组织和副卫细胞,接着分化出保卫细胞母细胞,进一步发育形成保卫细胞,最终形成气孔器。气孔分化完成后,保卫细胞在紫外激光下不产生荧光,但利用蓝光激发(488nm)辅助荧光素染色,可清晰地看到保卫细胞。结果表明,激光扫描共聚焦显微镜在拟南芥叶表皮细胞形态研究上有独特的功能。     

蒙古沙冬青气孔及保卫细胞内向钾离子通道特性研究

蒙古沙冬青是一种豆科,常绿灌木,主要分布在我国西北地区。蒙古沙冬青作为沙生植物的一种,有很强抗旱能力。蒙古沙冬青具有很低的蒸腾强度,其蒸腾作用与气孔的活动密切相关。气孔开放过程,保卫细胞质膜上的内向钾离子通道介导钾离子进入保卫细胞。本研究通过观测蒙古沙冬青和拟南芥气孔及保卫细胞原生质体,结果显示,蒙古沙冬青气孔密度明显比拟南芥气孔密度要低;蒙古沙冬青气孔保卫细胞周长是拟南芥的1.7倍;而蒙古沙冬青保卫细胞的体积约是拟南芥的3倍。通过膜片钳技术,记录蒙古沙冬青和拟南芥保卫细胞原生质体内向钾离子通道电流,膜电位为-180 m V时,蒙古沙冬青电流密度明显小于拟南芥。蒙古沙冬青保卫细胞内向钾离子通道转运钾离子的能力比较弱,可推测蒙古沙冬青气孔不易开放。通过比较发现,旱生植物蒙古沙冬青低的气孔密度和保卫细胞弱的转运钾离子能力,是其具有低的蒸腾强度关键。     

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。     

拟南芥保卫细胞中特异性表达基因启动子片段基序分析

将16个在拟南芥保卫细胞中进行特异性表达和8个非特异表达基因的转录起始密码子ATG上游-500bp的启动子序列在PLACE上进行分析,认为AAAAG基序和TAAAG基序控制某些基因在保卫细胞中进行特异性表达,但分析结果显示有的保卫细胞特异表达启动子的序列中却不含有这两个基序,说明还要其它类型的未知基序控制着保卫细胞中的特异表达,这一理论分析为进一步的实验研究提供了理论依据。     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道。以RD2 8cDNA和RD2 8抗体为探针证明了蚕豆 (ViciafabaL .)保卫细胞中存在水通道蛋白 ,并以气孔运动为指标 ,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道。研究表明编码质膜水通道蛋白的RD2 8转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达 ,尤以保卫细胞中最多 ;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明 ,RD2 8抗体反应主要位于保卫细胞质膜。进一步采用RD2 8抗体和水通道蛋白抑制剂———HgCl2 (2 5 μmol L) 处理可抑制壳梭孢素 (FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭 ,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂 β_巯基乙醇 (ME)逆转。表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程。     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道.以RD28 cDNA和RD28抗体为探针证明了蚕豆(Vicia fabaL.)保卫细胞中存在水通道蛋白,并以气孔运动为指标,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道.研究表明编码质膜水通道蛋白的RD28转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达,尤以保卫细胞中最多;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明,RD28抗体反应主要位于保卫细胞质膜.进一步采用RD28抗体和水通道蛋白抑制剂--HgCl2 (25μmol/L)处理可抑制壳梭孢素(FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂β-巯基乙醇(ME)逆转.表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程.     

微丝骨架和活性氧在调节气孔运动中的作用及机制

气孔运动调节植物的光合作用和蒸腾作用,对植物的生长发育和干旱等非生物胁迫的响应都起到重要的作用。保卫细胞能够通过感知胞内和胞外多种信号调节气孔开度,因此,保卫细胞已经成为植物细胞信号转导研究中广泛应用的细胞模型。该文对保卫细胞中微丝骨架和活性氧对气孔运动的调节作用、微丝骨架在调节细胞壁与质膜间联系中的作用进行了综述,最后分析了微丝骨架通过ROS(reactive oxygen species)调节保卫细胞壁–质膜联系参与气孔运动调控的可能机制。     

保卫细胞中的微丝骨架

微丝骨架存在于多种植物的保卫细胞中,周质微丝骨架的排列和结构是动态的。越来越多的证据表明保卫细胞中的微丝骨架可作为信号调节物,对气孔的启闭运动起着重要的调控作用。本文综述了保卫细胞微丝骨架的标记方法、结构,以及其在气孔运动中的功能和作用机制的最新研究进展。     

植物体表面的通道

植物在生长发育的过程中，要不断与外界进行气体和水分的交换。而植物体各器官表面的气孔是这一交换的主要通道，气孔是如何起调控作用的呢？ 首先，让我们先看一看气孔的结构，气孔的结构因植物种类而异，双子叶植物表皮的气孔是由两个半月形的保卫细胞围合而成，保卫细胞内含有叶绿体，它的细胞壁在靠近气孔器的一面较厚，其它面较薄。而单子叶植物上的气孔的保卫细胞为哑铃形，两端膨大、壁较薄，中部的细胞壁较厚，保卫细胞两边还有一对副卫细胞。不论是哪一类植物上的气孔，当保卫细胞从邻近表皮细胞吸水而膨胀，气孔就张开；而当保卫…     

保卫细胞是鉴定小麦耐旱性基因型的一个指标

通过对小麦耐旱基因型和不耐旱基因型在灌溉与否的情况下,旗叶尖部保卫细胞长度的观察,结果表明,耐旱基因型在有灌溉的条件下保卫细胞表现较短,在无灌溉的条件下表现较长,而不耐旱基因型则表现了相反的结果。因此认为,气孔保卫细胞是鉴定小麦耐旱基因型的一个指标。     

保卫细胞中的微丝骨架

微丝骨架存在于多种植物的保卫细胞中,周质微丝骨架的排列和结构是动态的。越来越多的证据表明保卫细胞中的微丝骨架可作为信号调节物,对气孔的启闭运动起着重要的调控作用。本文综述了保卫细胞微丝骨架的标记方法、结构,以及其在气孔运动中的功能和作用机制的最新研究进展。     

玉米花粉单倍体植株异常气孔的观察

研究了玉米花粉小植株和长期继代再生的单倍体小植株气孔的结构,发现有些小植株叶表皮上存在着各种异常气孔,它们可分为四组十个类型:(1)无卫型,没有保卫细胞,但有不同数量的副卫细胞;(2)无副单副和多副型,有保卫细胞和不同数量的副卫细胞;(3)双孔或多孔型,两个或多个气孔连在一起,有共同的副卫细胞;(4)败育型,保卫细胞母细胞     

小麦叶片气孔保卫细胞大小的测定及其在农业上的应用

叶片气孔在水分生理方面的研究报道较多,但对构成气孔的两个保卫细胞研究的甚少。本文就小麦叶片气孔保卫细胞大小的测定方法及其应用的初步研究结果介绍如下,供参考。 (一)小麦叶片气孔保卫细胞的观察剪取小麦叶片,用纸包好携回室内。将叶片放在载玻片中央,叶片下表皮向上,左手食指压住叶片一端,右手握解剖刀,先沾一下水,轻刮叶片,一直刮去下表皮和叶肉,仅留下一层像葱皮一样薄的无色的上表皮为止。然后放在普通光学显微镜下,观测气孔保卫细胞。保卫细胞长度可采用目镜刻度换算法(目镜测微尺是具有刻     

黄瓜叶表面特性与生态适应性

对不同类型的黄瓜品种的气孔形态进行了扫描电镜观察 ,发现需水量不同的黄瓜品种气孔形态特征有很大的差异。保卫细胞表观差异比较明显 ,气孔的密度、大小及开张度均有显著的差异 :亚洲类型的黄瓜品种气孔密度较欧洲类型与欧亚杂交品种大 ,气孔的保卫细胞的大小为欧洲品种 >欧亚杂交品种 >亚洲品种。气孔周围的形态特征表现为 :亚洲品种保卫细胞角质褶皱较多 ,起伏较大 ,气孔深深地陷于褶皱中 ;欧洲品种黄瓜气孔保卫细胞周围角质则较平坦 ,保卫细胞突出于表皮细胞之上 ;欧亚杂交品种的气孔大小与形态介于上述二者之间。土壤含水量的不同也影响黄瓜叶片气孔的形态特性 ,随着土壤含水量的减少 ,黄瓜叶片单位面积的气孔密度增加 ,保卫细胞的大小变小 ,气孔开展度增加。     

GFP-mTn融合蛋白对蓝猪耳生活细胞微丝骨架的标记

用农杆菌介导法将嵌合基因GFP-mTn(mTn是微丝结合蛋白Talin的微丝结合域,可以显示活体细胞中微丝的结构)导入蓝猪耳。经激光共聚焦显微镜观察了转基因植株的各种不同组织中融合蛋白的表达和分布情况。在叶片的表皮细胞、保卫细胞、根部的皮层细胞中有融合蛋白的不同程度表达。但仅在保卫细胞中微丝标记状况良好,显示基因表达的组织特异性。经光诱导处于开放态的气孔的保卫细胞微丝呈网状结构,在细胞内无规则分布;经黑暗诱导处于关闭态的气孔保卫细胞中微丝束沿保卫细胞纵轴排列,呈卷曲状分布,并观察到螺旋和环状的微丝结构。在转基因植株的其他部位,例如茎表皮细胞、根毛细胞和花粉粒中,未检测到目的基因的表达。本研究获得的转基因植株为研究气孔运动过程中微丝动态变化提供了有用的材料。