植物细胞Ca^2＋的微调系统——Ca2＋—ATPase

本文对植物体细胞Ca^2 -ATPase的类型,亚细胞定位,生化特性,分子量差异,基因克隆,酶活性调节剂以及生理功能等方面的研究进展进行综述和讨论。     

Ca^2＋与植物抗旱性的关系

干旱是制约植物生长发育的主要逆境因素,并抑制根系对钙的吸收,近年来研究表明,外源钙能提高植株的抗旱性,抑制早旱胁迫下活性氧物质的生成,保护细胞质膜的结构,维持正常的光合作用,以及调节激素和一些重要的生化物质代放,此外,细胞内Ca^2 可作为第二信使传递干旱信号,调节干旱胁迫导致的生理反应。     

干旱胁迫下植物质膜功能蛋白研究现状

介绍了植物质膜中3种主要的功能蛋白,质质膜H^ -ATPase、质膜Ca^ -ATPase、质膜氧化还原蛋白的基本性质和生理功能,并对近年来有关逆境下这些膜功能蛋白（酶）活性变化的研究进展进行综述,指出需要进一步研究的问题。     

力竭游泳对红细胞膜MDA含量、Na^＋—K^＋—ATPase和Ca^2＋—ATPase活性的影响

运动性贫血在运动训练中经常发生 ,不仅常发于耐力性运动员中 ,而且在技巧、速度性等项目中也较为常见 ,它严重影响运动员的机能水平和运动成绩。本实验通过对力竭运动大鼠红细胞膜ＭＤＡ含量、Ｎａ Ｋ ＡＴＰａｓｅ和Ｃａ2 ＡＴＰａｓｅ活性的研究 ,旨在探讨运动性贫血的发生机理 ,为预防和治疗运动性贫血提供一定的理论依据。1　材料与方法(1)实验动物与运动方式　实验选用ＳＤ大鼠 2 4只 ,体重为 2 2 0～ 2 5 0ｇ ,由上海实验动物中心提供。大鼠随机分为 4组 ,每组 6只。即 :对照组 (Ｃ) ;运动后即刻组 (ＥＸ1) ;运动后 1ｈ组 (Ｅ…     

Ca^2＋预处理对热胁迫下辣椒叶肉细胞中Ca^2＋—ATP酶活性的影响

在常温下生长的辣椒（Capsicum annuum L.）叶肉细胞中Ca^2 －ATP酶主要分布于质膜、液泡膜上,叶绿体的基质和基粒片层上也有少量分布;在40℃下热胁迫不同的时间,酶活性逐渐下降,直到叶绿体超微结构解体。同样条件下,经过Ca^2 预处理后,分布在上述细胞器膜或片层上的酶活性大大提高,表明Ca^2 预处理对该活性具有激活作用;Ca^2 预处理对热胁迫下的超微结构的完整性具有一定的保护作用,并且能使Ca^2 －ATP酶在热胁迫下维持较高活性。结果表明,Ca^2 预处理增强辣椒幼苗的抗热性,可能与其稳定细胞膜、从而使Ca^2 －ATP酶在热迫下保护较高活性有一定关系。     

不同频率电刺激膈神经导致隔肌肌浆网Ca^2＋—ATPase和Ca^2＋释放—摄取动力学改变

研究不同频率慢性电刺激（CES）后兔膈肌肌浆网（SR）Ca^2 -ATPase活性以及SRC^2 摄取－释放动力学对不同频率CES的活应性变化,建立不同频率CES组,用定磷法测定SR Ca^2 -ATPaes活性,用Fura-2荧光法测定SR Ca^2 摄取－释放动力学,与对照组比较,慢性低频电刺激10Hz和20Hz组的SR Ca^2 －ATPase活性明显降低（P＜0．01）,Ca^2 释放－摄动力学也显著降低（P＜0．01）,慢性高频电刺激50Hz和100Hz组的SRCa^2 -ATPase活性则显著升高（P＜0．01）,Ca^2 释放－摄取动力学亦明显升高（P＜0．01）,实验提示,ECS后不同频率CES导致膈肌SRCa^2 -ATPase,Ca^2 摄取－释放动力学产生不同的适应性变化,对不同功能状态的膈应用不同频谱的慢性电刺激可能具有重要的临床意义。     

光周期对光敏胞质不育小麦花药发育过程中Ca^2＋—ATPase分布的影响

应用铅沉淀法研究了不同光照条件下泖负质不育小麦Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）可育花药和不育药药发育过程中Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ的分布。短日可育条件下,单核早期至成熟花粉,Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ在花粉表面,外壁内先增加后 和,在花粉内壁及质膜上逐渐增加,在南内分布较少,成熟花粉的营养细胞核仁内有大量Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ会面２。精细胞核仁内亦有Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ分布。乌氏体上     

盐胁迫对小麦根质膜ATPase活性的影响

以小麦为实验材料,研究了盐胁迫对根质膜H^ —ATPase、Ca^2 —ATPase活性及H^ —ATPase蛋白表达的影响。结果显示：50、100、150mmol/L的NaCl处理72h后,小麦根质膜H^ —ATPase、Ca^2 —ATPase活性均降低。100mmol／L NaCl对质膜ATPase活性的抑制程度随处理时间的延长而增强,在处理24h后,H^ —ATPase和Ca^2 —ATPase的活性分别降为对照的72％和75％,而处理72h后,酶活性分别减小到对照的50％和48％。50、100、150mmol／L的NaCl直接作用于提取的质膜微囊,H^ —ATPase的活性分别降低约5％、8％和16％。Western blotting分析结果显示100mmol／L NaCl处理72h后,质膜H^ —ATPase的含量与对照比有所减少。本研究表明：盐胁迫抑制小麦根质膜H^ —ATPase、Ca^2 —ATPase的活性,酶含量的减少可能是盐胁迫导致质膜H^ —ATPase活性降低的原因。     

Ca^2＋与果树抗逆性的关系（综述）

本文综述Ca^2 与果树抗逆性的关系,包括细胞Ca^2 的分布及Ca^2 稳态的调控、Ca^2 在果树“逆境刺激－偶联反应”中的信使作用及其对提高果树抗逆性的作用。     

枸杞体细胞胚发生中Ca^2＋和ATPase的超微结构定位研究

研究2,4-D诱导枸杞体细胞胚发生中的作用及其与Ca^2 含量和ATPase活性时空分布动态之间的关系,以探讨2,4-D诱导植物体细胞胚发生的作用机理。采用超微细胞化学定位的方法,跟踪分析了体细胞胚发生与发育的不同时期,Ca^2 和ATPase活性的时空分布动态。结果表明：2,4-D是诱导离体培养的枸杞体细胞进入胚胎状态的关键激素。在含有2,4-D和不含2,4-D的培养条件下,分别诱导枸杞体细胞脱分化后,再转入除去2,4-D的MS培养基上,进行分化培养,结果前者可分化形成体细胞胚,因而称为胚性愈伤组织。后者在相同条件却不能分化形成胚,故称为非胚性愈伤组织。在2,4-D诱导枸杞的胚性愈伤组织中,胚性细胞分化早期的细胞间隙和细胞壁上均有Ca^2 沉淀。随着胚性细胞的分化、分裂和多细胞原胚形成,这时Ca^2 在细胞内的分布主要集中在细胞膜和液泡膜上;球形胚期在细胞核中Ca^2 呈弥散性分布。在此过程中,ATPase活性时空分布与Ca^2 的定位变化具有高度一致性,仅仅稍滞后于Ca^2 出现的时间。而在胚性细胞分化早期,ATPase活性同样位于质膜上,随后在液泡和细胞核都可见ATPase活性分布。而在非胚性愈伤组织中,则未见Ca^2 和ATPase活性呈时空动态分布,而且随着非胚性细胞的液泡化,无论是Ca^2 含量,还是ATPase活性都呈逐渐降低的趋势。表明Ca^2 和ATPase活性变化与2,4-D诱导的胚性细胞分化和发育密切相关。并由此推测,Ca^2 和ATPase的时空分布对胚性细胞分化中的信息传递和调控相关基因表达起着关键性作用。     

盐胁迫对甜菊细胞内游离Ca^2＋浓度的影响（简报）

Fluo-3/AM, a calcium indicator, was introduced by low temprature loading method into callus protoplasts of Stevia rebaudiana Bertoni. The microscope observation results showed that NaCl in different concentrations (30-200mmol/L) can elevate the intracellular calcium concentration in protoplasts. The elevation was related to the amount of salinity. The effect of salinity stress was inhibited by LiCl pretreatment but restored by inositol pretreatment. This suggested that salinity stress promoted the cytoplasmic calcium activity, perhaps by activating the phosphoinoditide system. As a result of salinity stress signals, elevated calcium activity may trigger corresponding metabolic changes, such as synthesis of enzyme via activating other members of calcium signal system, fit the cells for the change of the environment.     

黄瓜种子萌发过程中Ca^2＋分布的变化

采用细胞化学方法,研究了黄瓜种子中贮藏Ca^2 的分布特点及其在萌发过程中的变化动态,干种子的子叶细胞中贮藏有大量的蛋白体,油脂体,Ca^2 沉淀颗粒大量分布于胞质,胞间隙以及细胞质膜上,大多数蛋白体中有1至数个圆球形或椭圆体形含Ca^2 的球状晶体,相比之下,胚芽和胚根细胞中Ca^2 较少,种子萌发早期,子叶中的贮藏钙及晶体溶解释放出的Ca^2 部分转运到生长发育中的胚芽和胚根中。随着萌发的继续,胚根和胚芽细胞中的Ca^2 不会持续增多,反而下降。     

心肌细胞的Na^＋／Ca^＋2交换

心肌细胞的正常功能依赖于细胞内的钙离子平衡,而心肌细胞膜上的Na~ /Ca~(2 )交换载体(NCE)是调节细胞内钙离子平衡的主要途径之一。NCE是一种双向转运载体,既可将细胞内的Ca~(2 )转运到细胞外,又可将细胞外的Ca~(2 )转运到细胞内,因而在心肌舒张和收缩过程中具有重要的意义。     

冷和盐预处理提高水稻幼苗抗寒性期间细胞Ca^2＋—ATP酶活性的变化

冷和盐预处理显著提高水稻（OryzasatwaL．）幼苗的抗寒性,但两预处理诱导提高的抗寒性可为钙的螫合剂EGTA和钙调素的抑制剂CPZ所抑制。冷预处理有提高很质膜、液泡膜和叶片的叶绿体Ca2 ．ATPase活性和质膜Fe（CN）3-6还原活性的作用,其中对提高根质膜Ca2 －ATPase活性和Fe（CN）3-6还原活性的作用尤为显著。盐预处理对提高根质膜、幼叶叶绿体Ca2 ATP酶活性和质膜Fe（CN）3-6还原活性的作用类似于冷预处理。虽然盐预处理苗液泡膜Ca2 －ATPase活性有所下降,但其活性仍明显高于未预处理苗,表明在低温胁迫下,两预处理苗都有较强的维持Ca2 稳态能力。结果揭示,冷和盐预处理诱导水稻幼苗抗寒性的提高,可能均与在低温胁迫下两预处理能有效地维持或激活Ca@ －ATPase活性有关,两者有着类似的适应机制。     

水稻幼苗根细胞质膜和液泡膜微囊Ca^2＋－ATP酶的特性

水稻幼苗根质膜和液泡膜Ca2+-ATP酶对ATP的Km值分别为7.1和4.5 μ mol·L-1;反应的最适pH分别为8.0和7.0.两者活性均受Na3VO4和曙红B(EB)抑制;CPZ抑制质膜Ca2+-ATP酶活性,但促进液泡膜Ca2+-ATP酶活性.30mmol·L-1CaCl2浸种和CaCl2浸种结合低温锻炼预处理,均可提高此酶的活性和冷稳定性.     

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。