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。     

保卫细胞胞质中Ca^2＋浓度变化与气孔开闭之间的关系

外界环境因素刺激（环境胁迫、激素等）引起保卫细胞内外Ca^2 转移,进出胞质或进出液泡、内质网等细胞器,导致胞质中Ca^2 浓度发生变化,从而最终制约着气孔的开闭。文章对保卫细胞胞质中Ca^2 浓度变化与气孔开闭之间的关系及其机制作了介绍。     

Ca2+参与水杨酸诱导蚕豆气孔运动时的信号转导

在一定条件下,外源水杨酸(SA)可以诱导蚕豆(Vicia faba L.)气孔关闭,阻止气孔张开。以Fluo-3—AM作为Ca^2 的荧光探针,利用激光共聚焦扫描显微技术,对水杨酸调控气孔运动中保卫细胞胞质Ca^2 的变化趋势及Ca^2 的来源进行了研究。结果表明,水杨酸可引起胞质Ca^2 增加,这种变化发生在气孔开度改变之前。Ca^2 螯合剂BAPTA（1,2-bis(2-amino phenox-y)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid,1mmol/L)几乎可以完全抑制水杨酸诱导气孔开度减小的作用;胞外Ca^2 螯合剂EGTA(2mmol/L)、质膜Ca^2 通道抑制剂尼群地平(nifedipine,NIF,1μmol/L)和LaCl3(1mmol／L)可不同程度地减弱水杨酸诱导气孔关闭的效应。BAPTA(1mmol／L)预处理后,水杨酸不再引起胞质Ca^2 含量改变;尼群地平能够降低水杨酸引起的胞质Ca^2 增加的幅度。说明Ca^2 可能参与水杨酸诱导气孔运动的信号转导。水杨酸引起胞内升高的Ca^2 可能既来自胞外又来自胞内,胞内Ca^2 库可能是其主要来源。     

SB202190调节蚕豆保卫细胞中SA诱导H2O2产生

运用激光共聚焦扫描技术,在p38MAP激酶专一抑制剂SB202190处理下,探索植物促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAP激酶）介导蚕豆（Vicia faba）保卫细胞中H2O2为代表的活性氧（reactive oxygen species,ROS）信号机制,发现：p38MAP激酶专一抑制剂SB202190处理没有导致蚕豆保卫细胞中H2O2和Ca^2＋探针荧光强度增强,与水杨酸（salicylic acid,SA）或脱落酸（abscisic acid,ABA）迅速加强2种探针荧光强度形成鲜明对比;而该抑制剂分别与SA和ABA共同处理,前者H2O2探针荧光强度没有增加,而后者荧光强度仍然能够增加;而进一步使用Ca^2＋螯合剂BAPTA和SB202190＋SA共同处理,H2O2探针荧光强度没有增加。这些结果初步表明：无论胞质Ca^2＋浓度高低,SB202190调节蚕豆保卫细胞中SA诱导H2O2产生,但是不调节植物逆境信使分子ABA此类的反应。因此推测,植物细胞中可能有类似动物和酵母细胞中的p38MAP激酶类,并可能专一调节植物保卫细胞中H2O2信号通路。据我们所知,这是首次报道SB202190和SA共同调节植物保卫细胞中ROS信号过程。     

NO可能作为Ca^2＋的下游信号介导乙烯诱导的蚕豆气孔关闭

以蚕豆（Vicia faba L．）为材料,利用药理学实验,结合激光共聚焦显微技术和分光光度法．探讨Ca^2＋和一氧化氮（nitric oxide,NO）在乙烯（ethylene,Eth）调控气孔运动信号转导中的作用。结果表明．光下乙烯利（0．004％,0．04％,0．4％）可诱导蚕豆叶片气孔关闭,且具有时间和剂量效应：NO清除剂cPTIO、硝酸还原酶（nitrate reductase,NR）抑制剂NaN3及胞外Ca^2＋螯合剂EGTA可部分逆转乙烯诱导的气孔关闭;乙烯能够明显增加气孔保卫细胞NO水平;提高蚕豆叶片NO含量和NR活性．并且NO的含量变化与NR活性的变化趋势基本一致;NR抑制剂NaN3可抑制乙烯诱导的气孔保卫细胞和叶片NO含量的增加;清除胞外Ca^2＋可减弱乙烯对NO含量和NR活性的诱导效应。说明Ca^2＋和NO均参与乙烯诱导的蚕豆气孔关闭,且NO（主要由NR途径合成）可能位于Ca^2＋下游参与调控这一信号转导过程。     

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Ca^2 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。     

TFP促进粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe) 细胞增殖机理的探讨

采用激光扫描共聚焦显微镜观察的方法,以Fluo-3负载Schizosaccharomyces pombe细胞,荧光强度反映胞质游离Ca^2 浓度,结果表明,在无钙培养基中生长的S．Pombe沈胞内游离Ca^2 浓度低于在含10μmol／L外钙培养基中的S．pombe细胞,而一定浓度三氟拉嗪(TFP)处理过的S．pombe胞内游离钙浓度则有明显增加;用与TFP在对酵母质膜ATPase活性有拮抗效应的无机硫酸盐处理S.pombe细胞,发现可抑制其增殖,通过原子吸收光谱法测得胞内游离钙含量降低。因此认为TFP通过作用于质膜、促进Ca^2 内流刺激裂殖酵母细胞的增殖。     

保卫细胞钙信号的研究进展

钙(Ca^2 )是多种信号途径的第二信使。Ca^2 成像技术的成熟和发展为显示保卫细胞胞质Ca^2 浓度([Ca^2 ]cyt)的分布及外界刺激引起[Ca^2 ]cyt的变化模式提供了很好的研究工具,关于细胞内外Ca^2 库释放Ca^2 的机制也有了较清楚的认识。拟南芥突变体的研究使Ca^2 信号上游分子及其排序更加明确,[Ca^2 ]cyt增加下游的磷酸化和去磷酸化过程也是气孔关闭必需的生理过程。     

云南紫稻细胞质雄性不育系花药发育过程中Ca2+的分布特点

运用焦锑酸钾沉淀法研究了云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系花药在发育过程中Ca^2 的分布特点。结果表明,保持系的花粉母细胞和小孢子的胞质内部基本无Ca^2 的沉淀,后期花粉外壁出现Ca^2 的沉淀;保持系早期的绒毡层细胞形态正常,胞内有少量Ca^2 沉淀,后期绒毡层细胞开始凋亡,胞质凝集,胞内出现大量Ca^2 的颗粒。不育系花粉母细胞在减数分裂时期败育,胞质液泡化,内部出现大量Ca^2 的沉淀;不育系绒毡层细胞形态正常,胞内无Ca^2 的沉淀。绒毡层与花粉母细胞、小孢子之间出现大量Ca^2 颗粒。探讨了不育系花药花粉母细胞中以及与绒毡层细胞之间Ca^2 的异常积累与雄性不育的关系。     

细胞凋亡中的钙调节

胞质Ca^2 升高是细胞凋亡中Ca^2 调节的经典模式,但近年来有证据表明胞质Ca^2 下降同样能诱导细胞凋亡,目前研究发现,胞内Ca^2 在细胞质,细胞核以及细胞钙库线粒体和内质网的动态平衡破坏和重新分布直接参与细胞凋亡信号的调控,而Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡过程的胞内Ca^2 调节及继后的一系列生理效应中发挥特殊作用。细胞凋亡中Ca^2 调节的深入研究不但有助于阐明细胞凋亡的调控机理,同时为相关疾病防治和药物开发提供新的策略。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism