NO,H2O2介导根系渗透胁迫和脱落酸诱导的气孔关闭

运用表皮实验和激光扫描共聚焦显微镜技术对NO和H2O2在根系渗透胁迫和外源脱落酸（ABA）处理诱导蚕豆气孔关闭中的作用及其相互关系进行了研究．结果表明，渗透胁迫及外源ABA处理既促进保卫细胞内源NO和H2O2形成，也诱导气孔关闭；外源H2O2和SNP可促进气孔关闭，也分别诱导保卫细胞NO和H2O2产生．还对根系渗透胁迫诱导蚕豆气孔关闭中ABA、NO和H2O2的关系进行了讨论，认为渗透胁迫可能通过ABA诱导NO和H2O2产生，促进气孔关闭且NO和H2O2之间存在相互作用．     

PI3P和NO在UV-B诱导蚕豆气孔关闭中的关系

以蚕豆(Vicia faba L.)叶片下表皮为材料,结合气孔开度分析和保卫细胞内源一氧化氮(NO)水平的测定,研究了NO和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)在紫外线B(UV-B)诱导气孔关闭中的关系。结果显示:UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞NO产生和气孔关闭的效应能被PI3K抑制剂沃曼青霉素(WM)和LY294002(LY)显著抑制。同时,外源NO释放剂硝普钠(SNP)处理能完全逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,而WM和LY却不能抑制外源SNP诱导蚕豆气孔关闭的效应。结果说明,在UV-B诱导蚕豆气孔关闭的信号转导途径中PI3P的作用在NO上游。     

气孔运动调控中过氧化氢和一氧化氮信号途径的交叉作用

用NO荧光指示剂DAF-2DA测定了H 2 O 2 对蚕豆和鸭跖草气孔保卫细胞NO的影响;以蚕豆幼苗为材料研究了H 2 O 2 和NO在调控气孔运动中的相互关系.结果表明,H 2 O 2 能够诱导保卫细胞胞质NO的形成,其诱导作用可以被2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(PTIO)所清除和N G -氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)所阻断.推测保卫细胞中可能存在一氧化氮合酶(NOS)类似物.H 2 O 2 主要是通过NOS途径诱导产生NO.在10～100μmol/L范围内,NO的供体硝普钠(SNP)和H 2 O 2 都可诱导气孔关闭,并具明显的浓度效应.H 2 O 2 清除剂过氧化氢酶(CAT)能够完全抵消NO的诱导气孔关闭作用;H 2 O 2 合成抑制剂二苯基碘(DPI)可部分减弱NO诱导的气孔关闭.NO合酶抑制剂L-NAME和NO的清除剂与H 2 O 2 共处理时,H 2 O 2 诱导气孔关闭的作用被大大减弱.结果说明,在调控气孔运动中H 2 O 2 和NO具有相互依赖性,H 2 O 2 和NO信号分子具有信号自身放大功能,共同参与了对气孔运动的调控.     

H2O2介导的NO合成参与乙烯诱导的拟南芥叶片气孔关闭

利用药理学实验、激光共聚焦显微技术结合遗传学手段,证明光下乙烯利可诱导拟南芥叶片气孔关闭,且具有时间和剂量效应．乙烯利能够明显增加气孔保卫细胞和叶片的H2O2和NO水平,且H2O2和NO清除剂均明显抑制乙烯利诱导的拟南芥叶片气孔关闭．硝酸还原酶（NR）、NADPH氧化酶和细胞壁过氧化物酶的抑制剂可不同程度抑制乙烯利的作用．乙烯利亦可明显诱导Atnoal突变体叶片气孔关闭及NO的积累,但对nial,nia2突变体没有明显影响．清除H2O2可减弱乙烯利对NO含量和NR活性的诱导效应,说明H2O2和NO均参与乙烯诱导的拟南芥叶片气孔关闭,且NO（主要由NR途径合成）可能位于H2O2下游参与调控这一信号通路．     

一氧化氮可能参与细胞外钙调素诱导蚕豆气孔关闭的过程

细胞外钙调素(CaM)被发现能够调节蚕豆及拟南芥气孔运动,而且G蛋白、H_2O_2及Ca~(2 )参与这一过程．从接受刺激到引起气孔关闭保卫细胞要经历复杂的信号转导,因此细胞外CaM调控气孔运动的信号转导途径还需要深入探讨．研究中以蚕豆下表皮条为材料,用表皮条生物分析和荧光显微技术研究了一氧化氮(NO)在细胞外CaM促进气孔关闭过程中的作用．结果表明:细胞外CaM能诱导保卫细胞内NO升高,一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N~G-氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)和NO清除剂2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(PTIO)抑制了这一过程,而硝酸还原酶(NR)抑制剂NaN_3则没有抑制作用;L-NAME和PTIO也抑制细胞外CaM诱导的气孔关闭过程,而NaN_3不能抑制这一过程．说明细胞外CaM主要通过NOS途径诱导NO合成,从而诱导气孔关闭．质膜Ca~(2 )通道抑制剂及Ca~(2 )螯合剂处理实验结果表明,细胞外CaM对保卫细胞内NO的诱导过程依赖Ca~(2 )内流．文中结果为NO参与细胞外CaM调节气孔运动的过程提供了直接证据．     

活性氧与NO在SO2诱导蚕豆气孔运动中的作用

以蚕豆叶表皮为材料,研究SO2胁迫时叶面气孔运动及其调节途径.研究发现,用浓度1～200μmol/L的SO2衍生物(亚硫酸钠与亚硫酸氢钠混合液)处理蚕豆叶下表皮后,气孔开度明显减小,气孔保卫细胞内活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和钙离子(Ca2+)水平显著升高.采用抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶,钙离子干扰剂EGTA和LaCl3,以及NO合成抑制剂NaN3与NO清除剂c-PTIO,分别与SO2衍生物同时作用时,SO2诱发的气孔关闭效应得到有效缓解,保卫细胞内ROS、NO和Ca2+水平随之改变.抗氧化剂和NO干扰剂能阻止SO2诱导的胞内ROS、NO和Ca2+水平升高;EGTA和LaCl3能降低SO2诱导的胞内NO和Ca2+升高,但不影响ROS水平.研究结果表明,较高浓度SO2能诱导气孔关闭,SO2胁迫诱导ROS和NO合成增加,ROS和NO通过钙信号系统调节气孔开度.     

高浓度CO_2诱导气孔关闭中H_2O_2和NO的关系及其酶源

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型、NADPH氧化酶突变体和硝酸还原酶(NR)突变体为材料,借助气孔试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,对H_2O_2和NO的酶源以及H_2O_2和NO的关系进行了研究。结果表明:高浓度CO_2关闭了野生型的气孔,该效应在AtrbohF突变体中部分缺失、在AtrbohD/F中完全缺失,但在AtrbohD中未见缺失;同时,高浓度CO_2诱导野生型保卫细胞H_2O_2产生的效应在AtrbohD和AtrbohF中部分降低,但在AtrbohD/F中完全缺失。这些结果显示,AtrbohD和AtrbohF催化产生的H_2O_2参与高浓度CO_2诱导气孔关闭。高浓度CO_2能诱导野生型保卫细胞NO合成和气孔关闭,该效应在Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2突变体中完全缺失,但在Nia2-1中未缺失,显示Nia1来源的NO参与高浓度CO_2诱导气孔关闭。高浓度CO_2未诱导AtrbohF和AtrbohD/F保卫细胞NO合成,但诱导Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2保卫细胞H_2O_2产生。NO供体SNP显著恢复AtrbohF和AtrbohD/F突变体气孔对高浓度CO_2反应的缺失,但H_2O_2未恢复Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2气孔对高浓度CO_2反应的缺失。所以,高浓度CO_2诱导气孔关闭中NO合成依赖于H_2O_2产生。     

H2O2介导的NO合成参与乙烯诱导的拟南芥叶片气孔关闭

利用药理学实验、激光共聚焦显微技术结合遗传学手段,证明光下乙烯利可诱导拟南芥叶片气孔关闭,且具有时间和剂量效应. 乙烯利能够明显增加气孔保卫细胞和叶片的H2O2和NO水平,且H2O2和NO清除剂均明显抑制乙烯利诱导的拟南芥叶片气孔关闭.硝酸还原酶(NR)、NADPH氧化酶和细胞壁过氧化物酶的抑制剂可不同程度抑制乙烯利的作用. 乙烯利亦可明显诱导Atnoal突变体叶片气孔关闭及NO的积累,但对nial,nia2突变体没有明显影响.清除H2O2可减弱乙烯利对NO含量和NR活性的诱导效应,说明H2O2和NO均参与乙烯诱导的拟南芥叶片气孔关闭,且NO(主要由NR途径合成)可能位于H2O2下游参与调控这一信号通路.     

G蛋白可能参与细胞外钙调素促进蚕豆气孔关闭的过程

存在于蚕豆保卫细胞质外体的细胞外钙调素(CaM)具有调控气孔运动的重要作用.以蚕豆表皮条为材料,利用激光共聚焦显微技术以及表皮条的生物分析方法研究了细胞外CaM促进气孔关闭的机理.实验结果表明,细胞外CaM能诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高,且升高程度随细胞外Ca 2+ 浓度的升高而增加;使用Ca 2+ 通道抑制剂的结果表明细胞外CaM诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高的过程以细胞外Ca 2+ 内流为主.利用G蛋白抑制剂PTX和激活剂CTX后发现,PTX能抑制细胞外CaM诱导的保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高和气孔关闭,CTX也能通过诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高来促进气孔关闭,且Ca 2+ 主要来源于细胞外.说明G蛋白可能参与了细胞外CaM促进气孔关闭的过程.根据以上结果我们提出了细胞外CaM调控气孔运动的可能模式:细胞外CaM可能通过激活保卫.     

eATP通过H2O2参与H2S对拟南芥气孔运动和保卫细胞K+流的调节（英文）

硫化氢(H2S)和通过ABC转运体转运至胞外形成的胞外ATP(eA TP)均参与对气孔运动的调控,但尚不清楚eA TP在H2S诱导气孔关闭中的作用机制.本研究显示,ABC转运体抑制剂和质膜嘌呤受体抑制剂能够抑制H2S诱导的气孔关闭和所引起的保卫细胞中H2O2水平的升高;但H2S不能引起Atmrp4、Atmrp5以及Atmrp4/5中eA TP的积累和保卫细胞中H2O2水平的升高;H2S亦不能引起Atmrp4/5保卫细胞原生质体K+外流.据此推论:H2S可通过eA TP调控H2O2,进而调节气孔保卫细胞钾离子通道诱导气孔关闭.     

油菜素内酯诱导蚕豆气孔关闭与过氧化氢和一氧化氮的关系

研究了油菜素内酯(BR)对蚕豆气孔运动的效应及其与过氧化氢和一氧化氮的关系。结果表明,BR能显著诱导气孔关闭,其最适处理浓度和时间分别为5μmol/L和3h。H2O2清除剂抗坏血酸和过氧化氢酶、NO清除剂c-PTIO和血红蛋白、过氧化氢产生酶NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘和NO产生酶一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME均显著抑制BR诱导的气孔关闭,显示NADPH氧化酶催化产生的H2O2和NOS催化产生的NO参与BR诱导气孔关闭。BR有显著抑制ABA诱导气孔关闭的效应。     

蚕豆上、下表皮气孔运动光/暗响应机制

比较了光/暗对蚕豆上、下表皮气孔运动的调节作用.结果显示:光/暗调控的蚕豆上、下表皮气孔运动均涉及保卫细胞H2O2、NO、Ca2+、促分裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKK)、钙依赖蛋白激酶(CDPK)和酪氨酸蛋白磷酸酶(PTP)的变化,下表皮气孔对光/暗更敏感,而且暗中下表皮保卫细胞H2O2、NO、Ca2+、CDPK和PTP水平高于上表皮保卫细胞.另外,胞内Ca2+库Ca2+释放对暗诱导下表皮保卫细胞Ca2+增加的效应显著大于对暗诱导上表皮保卫细胞Ca2+增加的效应.     

壳梭孢素促进蚕豆气孔开放与保卫细胞H2O2的关系

研究了壳梭孢素(FC)诱导蚕豆气孔开放与保卫细胞过氧化氢(H2O2)水平的关系.结果证明,FC、H2O2清除剂抗坏血酸(ASA)和H2O2合成抑制剂二苯基碘(DPI)均能于暗中诱导气孔开放.另外,FC和ASA不仅阻止外源H2O2诱导气孔关闭,而且促进暗诱导已关闭气孔重新开放,但DPI无此效应.将上述结果联系起来考虑,表明FC通过清除降低保卫细胞内源H2O2水平进而促进气孔开放.     

铜胺氧化酶在乙烯诱导蚕豆气孔关闭中的作用

研究了铜胺氧化酶(CuAO)及其催化产物过氧化氢(H2O2)在乙烯利诱导蚕豆气孔关闭中的作用.乙烯释放化合物2-氯乙基磷酸(乙烯利)激活了非质体CuAO活性、提高了保卫细胞H2O2产生并诱导气孔关闭,乙烯利的上述效应被CuAO的两种不可逆抑制剂氨基胍(AG)和2-溴乙胺(BEA)抑制.在几种CuAO催化产物中,只有H2O2能阻止AG或BEA抑制乙烯利诱导气孔关闭.CuAO的主要底物腐胺(Put)也不抑制乙烯利诱导气孔关闭.研究结果表明,CuAO催化产生的H2O2参与了乙烯诱导的蚕豆气孔关闭.     

百日咳毒素与霍乱毒素对乙酰酰胆碱诱导气孔运动的影响

在动物细胞中神经递质乙酰胆碱与其受体结合后，通过G蛋白的偶联传递信号。在植物中，乙酰胆碱也普遍存在并参与调节许多生理过程。乙酰胆碱及其受体参与了气孔运动的调节，G蛋白的激活剂霍乱毒素与抑制剂百日咳毒素影响乙酰胆碱诱导的气孔开放，而且仅在含Ca^2 的介质中才能起作用；同时用Ca^2 荧光探针Fluo-3检测保卫细胞胞质Ca^2 动态变化，表明乙酰胆碱的胞内信号转导中有Ca^2 的参与。由此推测在毒蕈碱型乙酰胆碱受体介导乙酰胆碱诱导的气孔运动中，可能存在与G蛋白偶联的信号转导。     

百日咳毒素与霍乱毒素对乙酰胆碱诱导气孔运动的影响

在动物细胞中神经递质乙酰胆碱与其受体结合后,通过G蛋白的偶联传递信号.在植物中,乙酰胆碱也普遍存在并参与调节许多生理过程.乙酰胆碱及其受体参与了气孔运动的调节,G蛋白的激活剂霍乱毒素与抑制剂百日咳毒素影响乙酰胆碱诱导的气孔开放,而且仅在含Ca 2+ 的介质中才能起作用;同时用Ca 2+ 荧光探针Fluo-3检测保卫细胞胞质Ca 2+ 动态变化,表明乙酰胆碱的胞内信号转导中有Ca 2+ 的参与.由此推测在毒蕈碱型乙酰胆碱受体介导乙酰胆碱诱导的气孔运动中,可能存在与G蛋白偶联的信号转导.     

No介导的不同光信号对玉米胚芽鞘生长的影响

在不同光信号下,用NO供体（SNP）、ROS清除剂（NAC）、氮合酶（NOS）专一抑制剂（LNNA）处理露白的玉米种子,探讨玉米胚芽鞘生长与NO信号分子间的关系．结果表明：胚芽鞘中存在类NOS活性,并受外源NO和ROS的反馈抑制;尽管外源NO对胚芽鞘的生长有一定的促进作用,但与类NOS活性共同消长的内源NO明显地阻抑胚芽鞘生长．由于黑暗是胚芽鞘适宜的生长环境,所以与黑暗相比较,增强UV-B辐射抑制类NOS活性和内源NO的产生,促进胚芽鞘的生长;正常光周期激活类NOS活性和内源NO的产生,减少胚芽鞘的生长．SNP,NAC和LNNA通过各种不同的机制抑制了NOS活性和内源NO的产生,胚芽鞘的生长就被促进,因此,不同光信号对玉米胚芽鞘生长的影响是通过内源NO信号分子实现的．     

重金属对气孔保卫细胞功能和活性的影响

为深入了解重金属的毒性作用,我们选用蚕豆气孔保卫细胞系统检测了Al ~(3+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)及电镀废水对气孔开度和细胞活性的影响,发现0.05mg/L的Al ~(3+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)作用于蚕豆表皮,可降低叶面气孔开度;抗坏血酸或LaCl_3能阻止金属离子诱发的气孔关闭,说明活性氧和钙离子参与了金属离子诱导的气孔关闭;当金属离子浓度提高至0.5~5mg/L时,气孔保卫细胞活性降低,随着浓度增大,金属离子对细胞的毒性增高。用电镀废水处理同样导致气孔开度减小,细胞活性降低。上述结果表明,环境金属离子含量达到一定值后会对植物细胞的功能产生影响,浓度提高时细胞活性受损,即使单一离子含量达到国家颁布的废水排放标准,也可能直接影响气孔开度,进而干扰植物生理,而高浓度金属离子引发的植物细胞活性丧失,对植物的危害将更为严重。     

NO在水杨酸诱导葱莲果实上气孔运动中的作用

以葱莲外果皮为材料,研究了NO在水杨酸(salicylic acid,SA)诱导葱莲外果皮上气孔运动的作用.结果表明:在一定浓度范围内,单独施用不同浓度的NO和SA均可诱导葱莲外果皮上气孔不同程度的关闭,并且浓度越大,诱导气孔关闭的效应越明显;NO和SA共同施用所诱导气孔关闭的效应大于其单独施用效应;NO的清除剂血红蛋白(hemoglobin,Hb)和硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)的抑制剂叠氮化钠(NaN3)能明显削弱SA诱导葱莲外果皮气孔关闭的效应.因此推论,在诱导葱莲果实上气孔运动过程中,NO和SA之间具有协同效应,并且SA通过NR途径诱导产生NO,进而诱导气孔关闭.     

钙依赖型蛋白激酶在ABA调控的杨树气孔运动中的作用

群众杨叶片下表皮经过植物激素脱落酸(ABA)和钙依赖型蛋白激酶抑制剂三氟拉嗪(TFP)处理后,在扫描电镜下观察了气孔开度的变化,并用透射电镜结合X-射线能谱显微分析技术,对保卫细胞内的K~ 、Ca~(2 )含量进行了研究。结果表明:ABA几乎完全抑制光照条件下叶片气孔的开放,而同时加入TFP则显著降低ABA对气孔开放的抑制作用。在ABA作用下,保卫细胞细胞质中的K~ 含量下降但Ca~(2 )含量增加;而同时加入TFP则可逆转ABA对K~ 、Ca~(2 )的作用。研究结果证明,钙依赖型蛋白激酶可能通过对保卫细胞内K~ 、Ca~(2 )的调节作用而介导了ABA调控气孔运动的信号转导过程。