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ROS和离子通道在eATP调控蚕豆气孔运动过程中的作用

作　者: 王芳
导　师: 尚忠林
学　校: 河北师范大学
专　业: 植物学
关键词: 蚕豆 保卫细胞 eATP 离子通道 ROS 膜片钳
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


保卫细胞是研究植物细胞信号转导的良好模式系统。在调节气孔运动的多种信号通路中,保卫细胞质膜上的Ca2+通道和活性氧(reactive oxygen species, ROS)发挥着重要的作用。植物细胞外ATP (Extracellular, eATP)作为信号分子在植物发育与抗逆过程中发挥重要的调控作用。为探索eATP对蚕豆气孔运动的影响及其可能的信号转导机制,本文利用激光共聚焦扫描显微技术检测了eATP对保卫细胞内ROS生成的影响,利用电生理学方法检测了eATP对保卫细胞质膜钙离子通道活性的影响,并对ROS与Ca2+通道之间的关系进行了探讨。实验结果显示,300-l000μmol/L ATP处理均能够促进蚕豆气孔开放程度加大,200units/mL腺苷三磷酸双磷酸酶(Apyrase)或400units/mL葡萄糖-己糖激酶(Hexokinase)处理后,其气孔开度明显变小。表明外源ATP能够促进蚕豆气孔开放,而内源的eATP对于维持气孔的正常生理运动是必需的。活性氧合成酶(NADPH氧化酶)抑制剂二亚苯基碘(DPI)或活性氧清除剂二硫苏糖醇(DTT)预处理之后,再加入ATP处理,ATP对气孔开放的促进效果被大大抑制了,表明由NADPH氧化酶参与的活性氧产生可能是介导eATP促进气孔开放效应的重要因素。共聚焦显微镜检测的结果显示,ATP处理之后,保卫细胞内活性氧浓度显著增加,为活性氧参与eATP调控气孔运动的信号转导过程提供了更为直接的证据。采用全细胞电压钳技术,在蚕豆保卫细胞质膜上检测到了超极化激活的Ca2+通道,外源ATP可明显促进蚕豆保卫细胞质膜跨膜Ca2+电流增强,推测eATP对蚕豆气孔开放的促进作用可能是通过激活保卫细胞质膜上Ca2+通道活性,促进了胞外Ca2+内流引起的。蚕豆保卫细胞原生质体经DPI或DTT预处理后,跨膜钙离子电流在外加ATP处理后没有明显增强,结果显示ROS介导了eATP激活保卫细胞质膜钙通道的生理过程。依据以上结果推断,eATP可以作为细胞外信使分子促进气孔开放程度加大,这一过程极有可能是通过刺激活性氧产生、进一步激活保卫细胞质膜上Ca2+通道而实现的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
文献综述  8-18
  1 细胞外ATP---植物细胞外的信使分子  8-13
    1.1 外源ATP对植物细胞代谢的影响  8-9
    1.2 内源eATP的存在及其分布特点  9
    1.3 eATP可能的分泌机制  9-10
    1.4 内源eATP在植物代谢过程中的作用  10-11
    1.5 eATP的信号转导机制  11-13
  2 植物气孔运动过程中的信号转导机制  13-16
    2.1 植物气孔运动的基本机理  13-14
    2.2 离子通道在气孔运动中的作用  14-15
    2.3 活性氧在气孔运动中的作用  15-16
  3 膜片钳技术的原理及应用  16-18
    3.1 膜片钳技术的原理  16
    3.2 膜片钳的钳制模式  16
    3.3 膜片钳技术在植物生物学研究中的应用  16-18
引言  18-19
材料与方法  19-23
  1 实验材料  19
    1.1 植物材料  19
    1.2 化学试剂和酶试剂  19
  2 实验方法  19-23
    2.1 蚕豆的培养  19
    2.2 蚕豆叶片气孔开度的检测  19-20
    2.3 原生质体的制备  20-21
    2.4 保卫细胞原生质体质膜钙通道的检测  21-22
    2.5 保卫细胞原生质体质膜钾通道的检测  22
    2.6 激光共聚焦显微技术(CLSM)测定保卫细胞内ROS的变化  22-23
结果与分析  23-40
  1 细胞外ATP在气孔运动过程中的作用  23-27
    1.1 外加ATP对蚕豆气孔运动的影响  23-24
    1.2 ATP结构类似物对气孔运动的影响  24-25
    1.3 ATP水解产物对气孔运动的影响  25-27
    1.4 内源eATP在蚕豆气孔运动中的作用  27
  2 活性氧(ROS)在eATP调节气孔运动过程中的作用  27-29
    2.1 活性氧在eATP调节气孔运动过程中的作用  27-28
    2.2 eATP处理对保卫细胞内活性氧浓度变化的影响  28-29
  3 细胞质膜离子通道在eATP调节气孔运动过程中的作用  29-40
    3.1 钙离子通道在eATP调节气孔运动过程中的作用  29-31
    3.2 蚕豆保卫细胞质膜上钙离子通道的检测  31-32
    3.3 eATP对蚕豆保卫细胞质膜上钙离子通道活性的影响  32-35
    3.4 ROS在eATP调节细胞质膜钙通道活性过程中的作用  35-36
    3.5 钾离子通道在eATP调节气孔运动过程中的作用  36-37
    3.6 eATP对蚕豆气孔保卫细胞质膜上钾离子通道活性的影响  37-40
讨论  40-43
  1 eATP作为胞外信号分子能够促进蚕豆气孔开放  40-41
  2 活性氧(ROS)在eATP调节气孔运动过程中的作用  41
  3 钙离子通道在eATP调节气孔运动过程中的作用  41-42
  4 钾离子通道在eATP调节气孔运动过程中的作用  42-43
结论  43-44
参考文献  44-51
致谢  51

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生理学
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