环境因素和ABA对葡萄试管苗气孔开闭的影响

黑暗、低温、低湿、高渗等环境因素和ＡＢＡ处理,虽能降低葡萄试管苗叶气孔开度,但因长时处于饱和湿度和弱光下的气孔保卫细胞发育不良,造成气孔口过度开放,而保卫细胞胀缩变化的幅度,不足以使这种过度开放的气孔口关闭。通过分步炼苗降低试管苗气孔口的开度后,保卫细胞膨压的变化就能使气孔关闭了。试管苗叶气孔在暗中的关闭率,可作为炼苗适合程度的生理指标。     

环境因素和ABA对葡萄试管苗气孔开闭的影响

黑暗、低温、低湿、高渗等环境因素和ABA处理,虽能降低葡萄试管苗叶气孔开度,但因长时处于饱和湿度和弱光下的气孔保卫细胞发育不良,造成气孔口过度开放,而保卫细胞胀缩变化的幅度,不足以使这种过度开放的气孔口关闭。通过分步炼苗降低试管苗气孔口的开度后,保卫细胞膨压的变化就能使气孔关闭了。试管苗叶气孔在暗中的关闭率,可作为炼苗适合程度的生理指标。     

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。     

蚕豆气孔运动中脱落酸对周质微管排列的影响

气孔由一对保卫细胞组成,且其壁具有不均一加厚的特性(图1),并能敏感地感受内、外环境信号而调节K~ 等渗透调节物质进出保卫细胞引起膨压变化,从而控制气孔的大小、调节植物体与外界环境所进行的水分和气体交换。进一步研究发现,以K~ 为主的渗透调节物质引起的膨压变化受到许多因子的调控,如ABA可以中介Ca~(2 )作用抑制K~ 内向通道或直接作用于K~ 外向通道使K~ 外流,但ABA影响K~ 通道的信号转导途径仍是一个有待进一步探索的课题。大量研究表明,细胞运动与细胞骨架有关。如丝瓜卷须的卷曲运动、胞质环流、花粉管萌发与伸长、含羞草的感震性运动,以及细胞器的运动等都与细胞骨架有关。我们用植物微管特异性解聚剂——甲基胺草磷(APM)以及微丝专一性抑制剂——细胞松驰素B(CB)预处理蚕豆开放或关闭气孔后可明显地抑制Ca~(2 )、ABA、光、K~ 等引起的气孔运动,表明微管、微丝可能参与调节气孔的运动过程。Couot-Gastelier和Louguet经电镜观察证     

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。     

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。     

含羞草及其他植物的膨压变化运动

一般高等植物的运动大半是由于生长速度不同,引起部位上的不对称所致,如像茎的向光性,根的向地性等种种运动累积的效果往往表现于固定的生长形态,它的效应很容易被忽视.这类我们叫生长运动.如果由于结构上的不均,膨压有变化时就引起气孔的开合或豆科植物叶的开合等则属于膨压变化运动,也就是我们在此要讨论的范围.     

外源喜树碱对植物叶片气孔导度的影响

前人研究表明,保卫细胞微管系统在气孔运动中起到重要作用:保卫细胞质膜上内向K⁺通道的正常活性有赖于微管的正常解聚/聚合的动态变化,微管系统可能通过调节保卫细胞K⁺通道而控制气孔运动,即微管解聚导致内向K⁺通道关闭,保卫细胞无法因膨压调节吸收水分而抑制气孔开放。有学者认为,喜树碱或其类似物能够与微管蛋白结合,并降低微管结构稳定性,其机制则可能是抑制细胞高分子量微管结合蛋白对微管组装的辅助作用,但这方面的实验证据相对匮乏。因此,为了进一步研究喜树碱的生态生物化学功能,我们采取叶面喷施喜树碱和PEG模拟干旱诱导气孔关闭的方法,研究了外源喜树碱对喜树幼苗气孔导度的影响,同时以没有内源喜树碱的烟草为实验材料进行了对照研究。研究结果表明:0.0115mmol·L^-1的喜树碱水饱和溶液对喜树和烟草幼苗叶片气孔导度的影响规律一致,均表现出明显的抑制气孔开放的效果,这为喜树碱与微管蛋白结合提供了部分证据。     

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。     

气孔蒸腾中保卫细胞原生质的调控作用

气孔运动的机理一般公认为保卫细胞的渗透调节。作者所在研究小组近几年的工作表明：动物神经递质乙酰胆碱参与气孔运动的调节；植物细胞骨架微管、微丝在气孔运动中起重要作用。因面提出保卫细胞原生质在气孔蒸腾中的气孔蒸腾中的作用值得进一步研究。     

Tween-80引起玉米气孔夜间开放的机制

在T-80的作用下,与夜间气孔开放、蒸腾提高的同时,玉米叶片含水率及水势明显下降,水分饱和亏缺程度增大,此时,虽然气孔在黑暗中开放,但K~ 并未在保卫细胞内累积,而且,脱落酸也不能阻止这种气孔的夜间开放及蒸腾的提高。在被水蒸汽饱和的环境中,T-80处理与对照一样,蒸腾停止进行,T-80亦不再能使玉米气孔在黑暗中开放,叶片水势下降及水分饱和亏缺度增大的现象均随之消失。 T-80引起玉米气孔在黑暗中开放这一现象,与一般情况下和K~ 主动转移相关联的气孔主动开放运动不同,很可能是T-80改变了角质层的状况,使角质蒸腾大幅度提高,由此引起叶片含水率及水势的下降,进而引起表皮细胞膨压的下降,最终导致气孔的被动开放。     

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.     

气孔功能的结构基础

近年来,国际上十分关注气孔动动的调控机理,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。     

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。     

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。     

植物气孔运动过程中的信号转导机制

气孔运动的信号转导机制一直是科研工作者研究的一个热点,文章就光、CO2、ABA、H2O2、NO、蛋白激酶、蛋白磷酸酶等对保卫细胞气孔运动的影响,介绍气孔运动机制的研究进展。     

拟南芥保卫细胞微丝骨架的解聚可能参与了细胞外钙调素诱导的气孔关闭

细胞外钙调素(CaM)在植物的许多生理活动中都执行着重要功能, 但它对气孔运动的作用及其调控机制, 人们了解的很少. 以模式植物拟南芥为材料, 研究了细胞外CaM在保卫细胞壁上的存在及其对气孔运动的调控机制. 结果表明, 拟南芥保卫细胞壁中存在有分子量为17 kD的CaM, 并应用W7-琼脂糖和CaM抗血清初步证明了保卫细胞壁中存在的CaM可能具有促进气孔关闭和抑制气孔开放的作用. 在应用外源CaM诱导气孔关闭的实验中, 保卫细胞微丝骨架由长而呈辐射状分布的聚合态逐步解聚, 气孔开度也随着降低. 药理学实验结果表明, 保卫细胞微丝骨架的解聚能明显地促进外源CaM诱导的气孔关闭, 而微丝骨架的聚合则抑制这一过程. 研究结果还表明, 外源CaM能诱导保卫细胞[Ca²⁺]_cyt升高; 当使用Ca²⁺螯合剂EGTA时, 外源CaM诱导的[Ca²⁺]_cyt升高和气孔关闭运动均受到抑制. 为此推测细胞外CaM可能是通过诱导保卫细胞[Ca²⁺]_cyt升高, 导致微丝骨架的解聚, 进而促进气孔的关闭运动.     

超氧阴离子通过提高[Ca2+]cyt调节保卫细胞K+通道和气孔运动

氧化信号参与了许多生理过程的调控。用膜片钳和激光共聚焦显微镜,采用可以产生O2^ 的甲基紫精处理蚕豆(Vicia faba L)保卫细胞,测定了O2^ 对气孔运动调节过程中胞质Ca^2 离子浓度和细胞质膜K^ 通道活性的变化,结果表明甲基紫精可以促进气孔的关闭,乙二醇四乙酸酯(Ethylene glycol bis(2-aminoethyl)tetra-acetic acid,EGTA)、抗坏血酸(Ascorbic acid,AsA)和过氧化物酶(Catalase,CAT)可以消除小于10^-5mol／L甲基紫精对气孔运动的影响;10^-2和10^-5mol/L的甲基紫精可使保卫细胞胞质Ca^2 浓度有不同程度提高,并伴随有钙震荡。蚕豆气孔保卫细胞质膜内向K^ 通道可被咆外甲基紫精抑制,而这种抑制和[Ca^2 ]cyt有关。推测甲基紫精产生的O2^-对蚕豆气孔运动的调节,主要是通过O2^ 诱导的胞内游离Ca^2 浓度的升高,从而抑制了通过保卫细胞质膜K^ 内向电流。