小麦叶肉细胞原生质体中微管骨架的排列格局与[Ca2+]cyt的关系

以小麦叶肉细胞原生质体为材料,通过免疫荧光标记和Ca~(2 )荧光染料的装载并结合药物学试验,借助激光共聚焦扫描显微镜观察,探讨微管骨架和Ca~(2 )之间的内在联系。试验结果表明,[Ca~(2 )]_(cyt)的升高能够诱发微管骨架的解聚;而微管骨架的解聚也会促使胞外Ca~(2 )内流,进而造成[Ca~(2 )]_(cyt)的升高。     

小麦叶肉细胞原生质体中微管骨架的排列格局与[Ca^2＋]cyt的关系

以小麦叶肉细胞原生质体为材料,通过免疫荧光标记和Ca^2＋荧光染料的装载并结合药物学试验,借助激光共聚焦扫描显微镜观察,探讨微管骨架和Ca^2＋之间的内在联系。试验结果表明,[Ca^2＋]cyt的升高能够诱发微管骨架的解聚;而微管骨架的解聚也会促使胞外Ca^2＋内流,进而造成[Ca^2＋]cyt的升高。     

激发子诱发的小麦叶肉细胞原生质体[Ca2+]cyt升高主要源于胞外钙离子内流

以小麦叶肉细胞原生质体-激发子互作为研究体系,借助共聚焦激光扫描显微镜观察结合药物学试验,对激发子刺激后不同抗叶锈性小麦品种原生质体[Ca2+]cyt的动态变化和[Ca2+]cyt升高的钙来源进行了研究。结果表明:抗叶锈小麦品种‘洛夫林10’的原生质体在激发子处理后,[Ca2+]cyt明显升高,随后有所下降,但在试验检测时间范围内仍保持较高浓度水平;而感病品种‘郑州5389’经激发子处理后,[Ca2+]cyt只发生轻微的波动。使用质膜钙通道抑制剂抑制胞外钙离子流入胞内,再经激发子处理,原生质体[Ca2+]cyt虽也有升高,但升高幅度大大降低。这一结果表明,激发子刺激诱发的[Ca2+]cyt升高主要源于胞外钙离子内流。     

激发子诱发的小麦叶肉细胞原生质体[Ca2+]cyt升高主要源于胞外钙离子内流

以小麦叶肉细胞原生质体-激发子互作为研究体系,借助共聚焦激光扫描显微镜观察结合药物学试验,对激发子刺激后不同抗叶锈性小麦品种原生质体[Ca2+]cyt的动态变化和[Ca2+]cyt升高的钙来源进行了研究。结果表明：抗叶锈小麦品种‘洛夫林10’的原生质体在激发子处理后,[Ca2+]cyt明显升高,随后有所下降,但在试验检测时间范围内仍保持较高浓度水平;而感病品种‘郑州5389’经激发子处理后,[Ca2+]cyt只发生轻微的波动。使用质膜钙通道抑制剂抑制胞外钙离子流入胞内,再经激发子处理,原生质体[Ca2+]cyt虽也有升高,但升高幅度大大降低。这一结果表明,激发子刺激诱发的[Ca2+]cyt升高主要源于胞外钙离子内流。     

接种叶锈菌的小麦叶片胞间洗脱液对叶肉细胞原生质体微丝骨架的影响

用异硫氰酸 鬼笔环肽 (FITC Ph)标记和共聚焦激光扫描显微镜 (CLSM )观察发现 ,以具有激发子活性的接种叶锈菌的小麦叶片的胞间洗脱液 (IWF)处理叶肉细胞原生质体一定时间后 ,抗病小麦品种洛夫林 10的原生质体内微丝骨架保持完整的网络状结构 ,而感病品种 5 389的大部分微丝骨架处于解聚状态。同时 ,抗病品种因IWF处理诱发的防卫反应———H2 O2 突发和HR反应的程度 (用原生质体活力下降的程度表示 )也大大高于感病品种。用细胞松弛素D(CD)预处理抗病品种原生质体可以明显抑制IWF处理诱发的H2 O2突发和HR反应 ,表明微丝骨架的状态可能与抗病性有密切的关系 ,完整的微丝骨架是H2 O2 突发和HR反应的一个重要条件。     

Ca2+参与茉莉酸诱导蚕豆气孔关闭的信号转导

以Fluo-3AM为Ca~(2 )荧光探针,结合激光共聚焦扫描显微技术,观察到在处理后数十秒内,气孔关闭之前,茉莉酸(JA)可引起[Ca~(2 )]cyt的迅速上升;叶照和JA的前体物亚麻酸(LA)几乎不能引起[Ca~(2 )]cyt的明显变化;钙的螯合剂EGTA预处理可完全阻断JA诱导气孔关闭的效应,并且JA不再引起保卫细胞[Ca~(2 )]cyt增加;质膜Ca~(2 )通道的抑制剂硝苯吡啶(nifedipine,NIF)可减弱JA诱导气孔关闭的效应,也使JA诱导保卫细胞[Ca~(2 )]cyt增加的幅度有所下降;胞内Ca~(2 )释放的抑制剂钌红不能明显改变JA诱导气孔关闭的趋势,但使JA引起的保卫细胞[Ca~(2 )]cyt增加有所降低。实验结果表明:Ca~(2 )参与JA诱导气孔关闭的信号转导;推测JA引起的[Ca~(2 )]cyt升高可能主要来源于胞外,但不能完全排除胞内Ca~(2 )的释放。     

增强UV-B辐射和He-Ne激光对小麦原生质体微管骨架的影响

以小麦叶片原生质体为材料,采用间接免疫荧光定位法标记其微管系统,并利用激光共聚焦扫描显微系统进行观察。研究了低剂量He-Ne激光(5mW.mm-2)、增强UV-B辐射(10.08kJ.m-2.d-1)及二者的复合处理对小麦幼苗叶肉细胞中微管骨架的影响。结果表明,增强UV-B辐射后,小麦叶片细胞中微管骨架发生解聚,呈短棒状或点状分布,微管束弥散且荧光强度减弱;而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光处理,小麦叶肉细胞微管骨架有部分断裂,但较单独UV-B处理组的损伤程度轻,说明低剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B辐射对微管骨架的损伤,且对微管的聚合有促进作用。     

增强紫外线B辐射对小麦根尖细胞微管骨架的影响

以小麦幼苗根尖为材料,采用间接免疫荧光标记技术并结合激光共聚焦扫描显微系统,研究了增强紫外线B(ultraviolet-B,UV-B)辐射(10.08 kJ·m~(-2)·d~(-1))对小麦根尖细胞微管骨架的影响,为进一步研究微管骨架与"分束分裂"的关系打下基础。研究表明,小麦根尖分裂过程中微管骨架排列呈现一定的周期性,对照组中微管周期结构明显清晰,荧光较强。而增强UV-B辐射处理的小麦根尖细胞中,其微管结构紊乱,周质微管骨架定向发生改变,或解聚呈片段和点状分布;出现两条早前期带的异常结构,纺锤体微管聚集,末期成膜体弥散或缺失。     

胡萝卜及其愈伤组织细胞质Ca~(2 )水平分析的研究

为测定植物细胞质内[Ca~(2 )]_i,对胡萝卜(Daucus carota var.sativa DC.)原生质体制备介质做了改进,并在正常生理条件下,用温和的、非损伤性的方法将Ca~(2 )荧光指示剂indo-1 K~ 和fura-2 K~ 导入该原生质体,能很好地标记细胞质内的游离Ca~(2 )。在此基础上,用显微荧光光度单波法测定被标记原生质体单个细胞胞质[Ca~(2 )]_i。结果表明:被indo-1 K~ 标记的胡萝卜及其愈伤组织的原生质体[Ca~(2 )]_i分别为88.3nmol/L和263.0nmol/L;fura-2 K~ 标记的分别为99.9nmol/L和255.5nmol/L。由此可见,脱分化的、处在细胞周期中的愈伤组织细胞质中[Ca~(2 )]_i远高于分化了的、处于静息态的胡萝卜细胞。此外,为了确认测量的可靠性,对两种Ca~(2 )荧光指示剂分别做了体外校正,证明其线性相关。     

低温处理对冬、春小麦细胞Ca^2＋时空变化的影响

用Fluo-3/AM染色,通过激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）方法,对静息态及连续降温条件下不同抗寒性小麦（Triticum aestivum L.）叶肉细胞原生质体[Ca^2 ]cyt（the free Ca^2 concentration in the cytoplasm）的时空变化进行了比较。结果表明,静息态下小麦原生质体整体荧光强度基本不变,暗示[Ca^2 ]cyt能维持在一稳定水平;同时,不同品种小麦间也显示了[Ca^2 ]cyt水平荧光强度的不同。温度由15℃连续降至约2℃时,抗寒冬小麦[Ca^2 ]cyt出现升高后的回复,2℃之后逐渐升高;冷敏感春小麦则无此回复过程,而是一直升高到最大值。推测这一不同的动态变化最终决定了植物在低温下产生冷适应的不同能力。这进一步为“Ca^2 是低温下生理信号的传导”这一假说提供了新的证据。     

内皮素对离体大鼠心肌细胞的影响

本文应用离体成年大鼠心肌细胞,研究内皮素作用的细胞机制,发现10~(-9)—10~(-7)mol/L内皮素可引起心肌细胞挛缩、胞浆乳酸脱氢酶漏出和细胞总钙量增加,且具有剂量-效应关系。内皮素可促进~(45)Ca内流,其作用为钙通道阻断剂维拉帕米所拮抗。预先用负载荧光染料Fura-2的心肌细胞与内皮素孵育,可见胞浆游离钙显著增加,其作用亦可为维拉帕米抑制。结果提示:内皮素主要通过电位依赖的钙通道促进心肌细胞Ca~(2+)内流,产生其生物学效应。     

小麦悬浮细胞应答激发子刺激的过敏性反应中Ca2+和 NO的动态变化及其相互作用

以感染叶锈菌的小麦(Triticum aestivum)叶片细胞间隙液IWF-260作为激发子, 刺激小麦品种洛夫林10和郑州5389的悬浮细胞, 探讨由激发子引发悬浮细胞过敏性反应中Ca²⁺和NO的变化及相互作用。以荧光分子探针Fluo-3AM和DAF-FM DA分别对细胞内Ca²⁺和NO进行标记, 利用激光共聚焦扫描显微镜对其动态变化进行实时监测, 通过药物学实验对Ca²⁺和NO的产生机制及其可能存在的相互关系进行探讨。结果表明, 2个小麦品种悬浮细胞的[Ca²⁺]_cyt水平对激发子刺激的反应表现出明显的差异, 对叶锈菌小种表现不亲和的洛夫林10悬浮细胞分别在激发子刺激后330秒和700秒出现2个钙峰; 而对该小种表现亲和的郑州5389悬浮细胞在激发子刺激后[Ca²⁺]_cyt水平稍有波动但变化不明显。药物学实验证明, [Ca²⁺]_cyt的升高依赖于胞外钙离子内流, 钙离子与激发子刺激诱发的过敏性防卫反应紧密相关。同样, 在激发子刺激后, 洛夫林10悬浮细胞出现1个NO峰, 而郑州5389悬浮细胞胞质NO变化不明显。药物学实验初步证明, NO的产生与胞外钙离子内流密切相关。由此推测, 在小麦悬浮细胞应答激发子刺激诱发的过敏性反应中, NO可能在钙的下游发挥作用。     

钙素和水分亏缺对黄瓜叶片细胞质膜透性的影响

用控制溶液的钙量[加或不加Ca(NO_3)_2]和渗透势(加聚乙二醇6000,202 g/L)的方法,研究了钙素和水分亏缺对黄瓜叶片细胞质膜透性的影响。结果表明:在渗透胁迫下,正常供钙的黄瓜叶片相对含水量(RWC)和膜透性变化较小、MDA增加不显著、SOD活性无明显改变;缺钙植株叶片的RWC随渗透胁迫处理线性下降,膜透性显著增大、MDA含量迅速提高、SOD活性也升高。在正常水分供应下,与供钙植株相比,缺钙植株SOD活性和MDA含量均较高,但RWC和膜透性无差异。在水分胁迫下,缺钙植株MDA和质膜透性与ΔRWC以及MDA与质膜透性之间均呈正相关。这些结果表明在水分胁迫下,缺钙处理叶片保水能力降低,使受害加重;同时,细胞质膜的稳定性降低。膜透性改变可能与在水分胁迫下体内的膜脂过氧化反应密切相关,即缺钙加速了膜脂过氧化反应,从而损害了质膜结构。     

Analysis and effects of cytosolic free calcium increases in response to elicitors in Nicotiana plumbaginifolia cells

Cell suspensions obtained from Nicotiana plumbaginifolia plants stably expressing the apoaequorin gene were used to analyze changes in cytosolic free calcium concentrations ([Ca(2+)](cyt)) in response to elicitors of plant defenses, particularly cryptogein and oligogalacturonides. The calcium signatures differ in lag time, peak time, intensity, and duration. The intensities of both signatures depend on elicitor concentration and extracellular calcium concentration. Cryptogein signature is characterized by a long-sustained [Ca(2+)](cyt) increase that should be responsible for sustained mitogen-activated protein kinase activation, microtubule depolymerization, defense gene activation, and cell death. The [Ca(2+)](cyt) increase in elicitor-treated cells first results from a calcium influx, which in turns leads to calcium release from internal stores and additional Ca(2+) influx. H(2)O(2) resulting from the calcium-dependent activation of the NADPH oxidase also participates in [Ca(2+)](cyt) increase and may activate calcium channels from the plasma membrane. Competition assays with different elicitins demonstrate that [Ca(2+)](cyt) increase is mediated by cryptogein-receptor interaction.     

高钙对兔窦房结的负性变时作用

本文采用常规微电极技术在离体兔心窦房结标本上研究了细胞外钙离子浓度([Ca~(2 )]_0)对窦房结的变时性作用。结果显示,[Ca~(2 )]_0的递增(1.1—5.5mM),对窦性周期(CL)大于400ms 的标本引起双相变时作用,但对CL小于400ms的标本却引起负性变时作用。阿托品(0.5mg/l)和心得安(0.2mg/l)对[Ca~(2 )]_0 的变时作用无明显影响。随着[Ca~(2 )]_0的递增,窦房结优势起搏细胞的动作电位幅度、最大舒张期电位和0期最大除极速度均降低,舒张期自动除极化斜率增加,起始电位上移,动作电位时程(APD)延长。高[Ca~(2 )]_0时窦房结起搏细胞的有效不应期(ERP)延长、ERP/APD增大,ERP点的阈值提高(P<0.01)。 上述结果表明,高[Ca~(2 )]_0引起窦房结的负性变时效应,这种作用不是通过交感和副交感神经的传递,而可能是 Ca~(2 )直接作用于窦房结起搏细胞引起其电活动改变的结果。     

Plasma membrane depolarization‐activated calcium channels, stimulated by microtubule‐depolymerizing drugs in wild‐type Arabidopsis thaliana protoplasts, display constitutively large activities and a longer half‐life in ton 2 mutant cells affected in the organization of cortical microtubules

Depolarization-activated plasma membrane calcium channels have been suggested to play prominent roles in signal perception and transduction processes during growth and development of higher plants. The existence of such channels has recently been established in higher plant cells. However, patch–clamp experiments have shown that their activity is very low and decreases very rapidly after the establishment of the whole-cell configuration, due most probably to protein–protein interactions involving microtubules. The present study takes advantage of the existence of Arabidopsis thaliana mutants referred to as ton 2 mutants reported to be affected in their microtubule organization, to address the physiological relevance of such a hypothesis based on a pharmacological approach. Patch–clamp studies showed that depolarization-activated calcium channel activities in ton 2 protoplasts were 10-fold higher and their relative half-life three-times longer than in wild-type protoplasts. In addition, oryzalin and colchicine, which disrupt the microtubule organization, stimulated and stabilized calcium channel activities in wild-type but remained ineffective on ton 2 protoplasts. However, although the microtubules appeared important in the regulation of calcium channels in A. thaliana, immunocytological staining of tubulin demonstrated that there was no visible difference in the general organization of microtubule networks or in the amount of microtubules bound to the plasma membrane in ton 2 and wild-type protoplasts. It is suggested that the down-regulation of calcium channels implicating microtubules involves additional component(s) corresponding probably to gene product(s) defective in ton 2 mutant cells.