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。     

拟南芥ABA敏感突变体asm1的分离与鉴定

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究材料,从T-DNA突变体库中筛选分离得到1株脱落酸(ABA)敏感突变体asm1(ABA sensitive mutant 1,asm1),在含有ABA的培养基中,与野生型相比,asm1突变体的根伸长明显受到抑制,且其种子萌发结果显示asm1对ABA同样表现出敏感特性。在生长发育方面,asm1突变体抽苔时间提前,植株矮化,并且荚果长度明显小于野生型。利用远红外成像系统分析发现,在干旱胁迫下asm1突变体叶面温度高于野生型;失水率分析显示突变体失水率降低以及水分散失减少。遗传学分析表明,asm1是单基因隐性突变且与一个T-DNA插入共分离;通过图位克隆成功获得候选基因ASM1。RT-PCR结果显示,在突变体中ASM1的表达受到抑制,并且能够调控多种ABA信号通路和胁迫应答基因的表达水平。研究结果表明,ASM1可能参与调控ABA信号转导并应答干旱胁迫。     

Ca2+在茉莉酸甲酯诱导拟南芥气孔关闭中的信号转导作用

以拟南芥叶片下表皮为材料 ,分别用表皮生物分析法和激光扫描共聚焦显微镜成像技术 ,研究茉莉酸甲酯 (JA Me)促进气孔关闭过程中胞质Ca2 浓度的变化及其与气孔关闭的关系。结果表明 ,10 - 7到 10 - 3mol L的JA Me处理能促进拟南芥叶片的气孔关闭 ,其中 ,10 - 5mol L是最适浓度。用 10 - 5mol L的JA Me处理5min ,胞质Ca2 浓度从静息态的 10 5nmol L增加到 332 0nmol L ;质膜Ca2 通道阻断剂LaCl3和Ca2 螯合剂EGTA均能明显地降低JA Me对气孔关闭的促进作用。由此推测 ,胞质Ca2 可能是JA Me促进气孔关闭的重要信号转导因子     

植物气孔发育机制研究进展

气孔是分布在植物表面的微孔, 是植物水分散失和与外界环境进行气体交换的门户。经过多年的研究, 气孔发育过程中重要调节因子陆续被发现。气孔复合体结构、发育起始模式以及在双子叶植物和单子叶植物中的分布都有较大差异。该文综述了双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔发育过程中调控因子、细胞极性分裂以及环境因子和植物激素调控气孔发育的机制; 还阐述了单子叶植物玉米(Zea mays)、二穗短柄草(Brachypodium distachyum)和水稻(Oryza sativa)气孔发育方面的研究进展, 并展望了气孔发育的研究方向。     

拟南芥保卫细胞中茉莉酸甲酯诱导的H2O2产生与MAPK信号转导体系的可能关系

蛋白激酶MEK1/2的专一抑制剂PD98059可抑制茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的拟南芥保卫细胞中H2O2的产生和气孔的关闭.MeJA和H2O2诱导气孔关闭后,再用PD98059处理,可使关闭的气孔重新开放,同样,外源PD98059处理,能使MeJA诱导增强的H2O2探针的荧光强度降低.此结果表明,类属于MAPKK的蛋白激酶MEK1/2参与了MeJA诱导的拟南芥气孔关闭的信号转导过程,其作用机制可能是通过调节MeJA诱导保卫细胞产生和积累H2O2而起作用.     

拟南芥叶形态建成基因ABL1的图位克隆及鉴定

前期研究表明ABL1可能在植物叶发育过程中扮演重要的角色,其突变表现为叶片生长迟缓、成熟叶片叶缘缺刻明显等生长缺陷特征。该研究利用图位克隆及其精细定位技术,将ABL1基因锁定在2个SSLP标记T23K8和T8F5之间,该区间包含44个基因。通过生物信息学成功找到ABL1突变基因为拟南芥FAS1,该基因编码染色质组装因子CAF1的一个亚基,在植物顶端分生组织生长调控中扮演重要角色。RT-PCR结果显示,该基因表达受阻,功能互补实验证实abl1突变体的确是FAS1基因的一个新等位突变。研究结果暗示,ABL1/FAS1在植物叶形态建成中也起着重要作用。     

脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢（hydrogenperoxide,H2O2）、一氧化氮（nitric oxide,NO）以及Ca2＋等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。     

拟南芥干旱相关突变体的远红外筛选及基因克隆

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要限制因素之一。到目前为止, 许多研究都仅关注于植物对干旱反应的信号转导网络, 而对其中一些很重要的中间成分却知之甚少。保卫细胞定位于植物叶片的表皮中, 控制二氧化碳的吸收以及水分的散失, 已经成为一种高度特化的细胞体系, 可用来研究植物早期干旱信号转导机制。控制气孔的开度在提高植物的抗旱性方面具有重要意义。通过使用远红外热成像仪检测植物叶片表面温度的微小差异, 我们成功地筛选并获得了拟南芥(Arabidopsis thaliana)干旱敏感突变体doi1。在干旱胁迫条件下, 该突变体表现为叶面温度低于野生型, 且失水率比野生型高。利用TAIL-PCR技术成功克隆到该突变体基因NCED3, 并利用RT-PCR方法验证了TAIL-PCR结果的可靠性。     

外源NO提高小麦幼苗抗旱性的生理机制

以小麦(Triticum aestivum L.)品种'豫麦49'为材料,采用50μmol·L-1SNP(NO供体)处理自然干旱和PEG模拟干旱下的小麦幼苗,分析外源NO对水分胁迫下小麦幼苗相对含水量、光合速率、细胞膜透性以及茎叶中关键性离子含量的影响.结果显示:自然干旱10 d后,对照组幼苗几乎全部枯死,而50μmol·L-1SNP处理幼苗并未发生枯死,其幼苗在旱后复水2 d后能完全恢复正常生长;在25%PEG-6000模拟干旱条件下,50μmol·L-1SNP处理也能明显改善受胁迫小麦幼苗长势.50μmol·L-1SNP处理使模拟干旱胁迫下小麦叶片的相对含水量显著提高15.98%,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)分别显著提高47.11%和42.86%,而胞间CO2浓度(GI)显著降低了8.19%;也使小麦组织浸出液电导率显著降低30%,茎叶的K 含量显著增加24.55%(P<0.01).研究发现,外源NO既可通过降低小麦幼苗叶片蒸腾来维持较高的叶片相对含水量,缓解因干旱缺水对植株的伤害;又可增加K 在茎叶中积累,减轻干旱胁迫对小麦幼苗细胞膜伤害,维持干旱胁迫下小麦幼苗较高的光合速率,以确保植株正常生长和有机物质积累.     

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。