NO与Ca^(2+)对蚕豆保卫细胞气孔运动的互作调控

以蚕豆(Viciafaba L.)为材料研究NO和Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,10mmolL-1Ca2+和100μmolL-1NO供体SNP均有效抑制气孔开放,NO清除剂c-PTIO不能缓解Ca2+抑制气孔开放,相反胞外加入0.1mmolL-1Ca2+可以明显加强NO对气孔开放的抑制程度,该现象可被La3+(Ca2+通道抑制剂)缓解。以膜片钳技术记录全细胞K+电流发现,胞外10μmolL-1或100μmolL-1SNP均可选择性抑制蚕豆保卫细胞质膜内向K+通道,追加0.1mmolL-1Ca2+可显著激活质膜外向K+通道,且可被La3+所缓解,然而0.1mmolL-1Ca2+单独作用并不影响质膜外向K+通道活性。10mmolL-1Ca2+单独处理可激活质膜外向K+通道,但不能被c-PTIO缓解。分别用Ca2+和NO专一的荧光探针Fluo-3-AM和DAF-2DA标记蚕豆保卫细胞原生质体,检测胞内Ca2+和NO的水平变化发现,100μmolL-1SNP明显诱导胞内Ca2+积累,但10mmolL-1Ca2+并不能诱导NO在细胞内积累。记录保卫细胞质膜Ca2+通道电流发现,NO可明显激活质膜Ca2+通道。表明NO有效抑制气孔开放,可能主要通过激活质膜Ca2+通道,提高胞内Ca2+,激活质膜外向K+通道促进K+外流,同时,可选择性抑制内向K+通道阻止K+内流,两种途径共同作用抑制气孔开放。然而,胞外10mmolL-1Ca2+对气孔和质膜K+通道活性的调节并不依赖于NO。

脱落酸抑制蓝光依赖气孔开放运动的生理机制分析

以蚕豆(Vicia fabaL.)为材料,采用表皮条生物学分析技术、远红外成像技术以及电生理膜片钳技术,研究逆境信号脱落酸(ABA)和蓝光信号对蚕豆叶片表皮气孔运动及质膜K+通道的影响,以探讨ABA调节蓝光诱导的气孔开放运动的生理机制.结果表明:(1)100μmol?m-2?s-1蓝光能显著诱导气孔开放,该效应可被ABA以浓度依赖的方式抑制,并以10μmol?L-1ABA抑制效应最为明显.(2)100μmol?m-2?s-1蓝光处理能明显促使蚕豆叶面温度下降,而10μmol?L-1ABA可显著阻止蓝光诱导的蚕豆叶面温度下降.(3)100μmol?m-2?s-1蓝光可明显激活保卫细胞质膜内向K+通道,处理5 min后内向K+电流增加58%;对于1和10μmol?L-1ABA预处理蚕豆保卫细胞原生质体,在蓝光处理5 min后其内向K+电流增加值分别被抑制25%和51%,但10μmol?L-1ABA并不明显抑制壳梭孢菌素(质膜H+-ATP酶永久性激活剂)诱导的保卫细胞内向K+电流上升.研究发现,逆境信号ABA可能主要通过抑制蓝光信号转导中质膜H+-ATP酶上游位点,阻断蓝光激活的保卫细胞质膜内向K+通道,抑制蓝光诱导的气孔开放,以避免水分的过度散失,适应水分胁迫.