Ca~(2+)参与NO对蚕豆气孔运动的调控

观察了Ca2 + 、Ca2 + 的螯合剂和Ca2 + 通道抑制剂对NO调控的蚕豆气孔运动的影响。结果表明 ,NO的供体 1～ 10 0 μmol/LSNP (sodiumnitroprusside ,硝普纳 )可诱导气孔关闭 ;除去表皮条缓冲液中的Ca2 + 后 ,NO不再影响气孔的运动 ;Ca2 + 的螯合剂EGTA和BAPTA几乎可以完全抑制NO诱导的气孔关闭作用 ;胞内钙通道抑制剂钌红 (rutheniumred)和L型Ca2 + 通道阻断剂硝苯吡啶 (nifedipine)能够减弱SNP诱导气孔运动的关闭趋势 ;加入Ca2 + 通道抑制剂LaCl3 ,则外源NO失去其诱导气孔关闭的作用。说明在NO调控的气孔运动中 ,在NO信号途径的下游可能涉及来自胞内和胞外Ca2 + 的参与 ,并且胞外Ca2 + 更为重要。     

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。     

H+参与茉莉酸调控蚕豆气孔运动的信号转导

以BCECF-AM为pH的荧光探针,结合激光共聚焦扫描显微技术,研究H 可能参与茉莉酸(JA)调控气孔运动信号转导途径的结果表明,0.1~100μmol·L~(-1)浓度的(-)JA可诱导蚕豆气孔关闭,在引起气孔孔径改变之前,(-)JA能引起蚕豆保卫细胞胞质的碱化;而(±)JA可诱导气孔适当开放,它未引起蚕豆保卫细胞胞质中pH的明显改变。药理学实验证明,质膜上质子泵的抑制剂矾酸钠能减弱(-)JA诱导气孔关闭的作用;而质膜上质子泵的激活剂壳梭孢菌素(fusicoccin)基本上未改变(±)JA的作用趋势。(-)JA和(±)JA刺激保卫细胞胞质Ca2 变化则表现出不同趋势。说明不同异构体形式的JA在调节气孔运动中的作用和信号转导途径有所不同。     

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。     

Ca^2＋参与茉莉酸诱导蚕豆气孔关闭的信号转导

以Fluo-3 AM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;对照和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Cah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诱导气孔关闲的趋势,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。     

PTPases抑制剂对外源NO调控蚕豆气孔运动的影响

以蚕豆(Vicia fabaL.)气孔保卫细胞为材料,研究了酪氨酸蛋白磷酸酶(protein tyrosine phosphatases,PTPases)的抑制剂氧化苯胂(phenylarsine oxide,PAO)、钒酸钠(NaVO3)和Zn2 对外源一氧化氮(NO)调控蚕豆气孔运动的影响。结果表明,NO供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)能诱导蚕豆气孔关闭,其效应在0.001~0.1 mmol.L-1浓度范围内随着SNP浓度的增大而增强;不同浓度的PAO、NaVO3和Zn2 对光诱导的气孔张开几乎没有影响,但都可以抑制黑暗或SNP诱导的气孔关闭,表明酪氨酸蛋白磷酸酶参与NO调控蚕豆气孔运动的信号转导过程,在NO调控蚕豆气孔运动中起着重要的作用。     

NO和H2O2在光/暗调控蚕豆气孔运动中的作用及其相互关系

借助表皮条分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,对NO和H2O2在光/暗调控蚕豆(Vicia faba L.)气孔运动中的作用及其相互关系进行了探索.结果显示,光下外源NO供体硝普钠(SNP)和H2O2促进气孔关闭的效应明显大于暗中,暗中NO专一性清除剂2,4-羧基苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(cPTIO)、一氧化氮合酶(NOS)抑制剂NG-氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)和H2O2清除剂抗坏血酸(Vc)、过氧化氢酶(CAT)对气孔开度的效应明显大于光下,而且光下蚕豆保卫细胞NO和H2O2水平比暗中明显降低.上述结果表明,光/暗通过影响保卫细胞NO和H2O2的水平调控气孔运动.研究还发现,光下H2O2既诱导NO水平增加,也诱导气孔关闭,cPTIO和L-NAME有效地逆转H2O2的这些效应;光下SNP既诱导H2O2水平增加,也诱导气孔关闭,SNP的上述效应又被Vc和CAT有效逆转.这些结果表明,NO和H2O2在生成及效应上均存在明显的相互作用.另外,L-NAME显著逆转暗和光下H2O2处理对气孔关闭和NO生成的效应表明,蚕豆保卫细胞中可能存在NOS,暗和光下H2O2处理可能通过提高NOS的活性促进NO水平增加,进而诱导气孔关闭.     

酪氨酸蛋白磷酸酶(PTPase)参与水杨酸调控蚕豆气孔运动的信号转导

研究酪氨酸蛋白磷酸酶(PTPase)的抑制剂氧化苯胂(PAO)、钒酸钠(NaVO3)和Zn2 对水杨酸(SA)调控蚕豆气孔运动影响的结果表明,0~1mmol·L-1 PAO、0~4mmol·L-1 NaVO3和0~4mmol·L-1Zn2 对光诱导蚕豆气孔开度变化的影响不大,但都可以抑制黑暗或SA诱导的气孔关闭,据此推测,PTPase可能参与SA诱导气孔关闭的信号转导过程。     

NO和H2O2在光／暗调控蚕豆气孔运动中的作用及其相互关系

借助表皮条分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,对NO和H_2O_2在光/暗调控蚕豆(Vicia faba L.)气孔运动中的作用及其相互关系进行了探索。结果显示,光下外源NO供体硝普钠(SNP)和H_2O_2促进气孔关闭的效应明显大于暗中,暗中NO专一性清除剂2,4-羧基苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(cPTIO)、一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N~G-氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)和H_2O_2清除剂抗坏血酸(Vc)、过氧化氢酶(CAT)对气孔开度的效应明显大于光下,而且光下蚕豆保卫细胞NO和H_2O_2水平比暗中明显降低。上述结果表明,光/暗通过影响保卫细胞NO和H_2O_2的水平调控气孔运动。研究还发现,光下H_2O_2既诱导NO水平增加,也诱导气孔关闭,cPTIO和L-NAME有效地逆转H_2O_2的这些效应;光下SNP既诱导H_2O_2水平增加,也诱导气孔关闭,SNP的上述效应又被Vc和CAT有效逆转。这些结果表明,NO和H_2O_2在生成及效应上均存在明显的相互作用。另外,L-NAME显著逆转暗和光下H_2O_2处理对气孔关闭和NO生成的效应表明,蚕豆保卫细胞中可能存在NOS,暗和光下H_2O_2处理可能通过提高NOS的活性促进NO水平增加,进而诱导气孔关闭。     

乙酰胆碱与蚕豆气孔运动的关系

在蚕豆（ViciafabaL）幼苗中,很尖的切除可以引起植株蒸腾速率的逐渐下降;而在这一过程中植株地上部水势保持不变;外施乙酰胆碱可以使蒸腾速率基本恢复到断根前的水平。利用气质联动技术对乙酰胆碱的内源性进行了鉴定,结果表明蚕豆的类乙酰胆碱提取物具有与人工合成的乙酰胆碱和高等动物脑组织中类乙酰胆碱提取物相同的质谱谱线,说明乙酰胆碱是蚕豆中的一种内源物质。为了对乙酰胆碱进行快速而准确的测定,建立了测定乙酰胆碱的热裂解的气相色谱法。利用这种方法测定的结果表明,在从根的切除到不定根重新长成的整个过程中,叶片下表皮中乙酰胆碱的含量与叶片的蒸腾速率及根的存在和生长状态密切相关,表明内源的乙酰胆碱可能参与调控植物的气孔行为;这一推论又为乙酰胆碱对表皮条中气孔开度的刺激效应和乙酰胆碱酯酶抑制剂neostig－mine可以增加气孔对乙酰胆碱的敏感性的实验进一步证实。     

一氧化氮在乙烯诱导蚕豆气孔关闭中的作用

以蚕豆为材料研究了一氧化氮(nitric oxide,NO)和乙烯对气孔运动的影响。结果表明,10μmol/L的NO供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)以及0.04%的乙烯能明显诱导蚕豆气孔关闭,并且二者共同处理后,能够增强其促进气孔关闭的作用。乙烯合成抑制剂AVG可以减弱NO诱导气孔关闭的程度,NO清除剂c-PTIO和NR抑制剂NaN3也可减弱乙烯诱导气孔关闭的程度,而一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)抑制剂L-NAME对乙烯诱导气孔关闭的作用不明显。推测,在调控蚕豆气孔关闭过程中,NO可能主要通过NR途径参与乙烯调控气孔关闭过程。     

Involvement of Nitric Oxide in the Mechanism for Stomatal Opening in Vicia faba Leaves

Nitrite, as well as the nitric oxide (NO) donor S-nitroso-N-acethylpenisilamine (SNAP), was found to increase the aperture of stoma on Vicia faba leaf peels. The results demonstrated here suggest that the nitrite-dependent NO production pathway would be involved in the signal transduction for stomatal movements.     

蚕豆水孔蛋白可能参与微丝骨架对气孔运动的调节

水孔蛋白的抑制剂HgCl2可明显抑制壳梭孢菌素（FC）和微丝骨架的解聚剂细胞松弛素D（CD）对蚕豆保卫细胞原生质体膨胀的诱导作用,而对微丝骨架的稳定剂鬼笔环肽（phalloidin）的抑制作用影响不明显。这表明水孔蛋白可能介导了FC和微丝骨架对气孔运动的调节。