论文部分内容阅读
本文以Columbia生态型拟南芥(野生型)和由T-DNA插入法获得的PLDal敲除突变体(pldal)为实验材料,选用保卫细胞为研究体系,采用药理学、生理学、细胞生物学等方法系统地研究了拟南芥中磷脂酶Dal、磷脂酸(PA)、H2O2、Ca2+在ABA介导的气孔运动过程中的作用及其相互关系。研究结果表明NaCl和ABA能诱导WT的气孔关闭,对pldal没有显著作用,EGTA能抑制或减少ABA引起的气孔关闭;PLDal的产物PA(di18:1 PA和di16:0-18:2 PA)以及溶血磷脂酸(Lyso PA)均能促进WT和pldal气孔关闭,EGTA不同程度抑制或减少不同分子种PA引起的气孔关闭;H202能诱导WT和pldal气孔关闭,且这种作用呈现浓度依赖性。对于WT,当[H2O2]≤10-5 mol·L-1, EGTA可以抑制H202引起的气孔关闭过程;对于pldal,当[H2O2]≤10-4 mol·L-1, EGTA可以抑制H202诱导的气孔关闭过程;外源Ca2+和LaCl3也均能诱导WT和pldal的关闭。这些结果说明PLDal参与了NaCl和ABA诱导的气孔关闭过程,且有可能作用于二者的下游;保卫细胞内源Ca2+有可能参与了ABA、PA、H2O2诱导的气孔关闭过程;此外,外源Ca2+可以通过质膜上的通道进入胞质内,引起气孔的关闭,而La3+引起气孔关闭的作用机制可能与其作用于膜系统上Ca2+和K+in通道有关。在拟南芥表皮中装载钙离子荧光指示剂Fluo-3 AM,利用激光共聚焦技术检测了Ca2+、NaCl、ABA、PA和H202对保卫细胞内Ca2+浓度的影响。结果发现50 mM NaCl和10μMABA能诱导WT保卫细胞中Ca2+浓度迅速升高,而pldal, Ca2+浓度上升比较缓慢,且水平明显低于野生型,表明:PLDα1蛋白的缺失,严重影响了保卫细胞中Ca2+对ABA信号的反应。50μM不同分子种PA,1000μM H2O2和0.01、0.1、1、10 mM CaCl2均能诱导WT和pldal保卫细胞Ca2+浓度的升高,但是WT反应更快,Ca2+达到峰值的浓度也明显高于pldal。表明:在拟南芥保卫细胞中,外源NaCl、ABA能促进Ca2+浓度升高,升高的Ca2+又激活PLDα1,产生信号分子PA, PA可能与相应的靶蛋白结合,诱导Ca2+浓度的升高。我们的研究还表明PLDal可能通过PA提高拟南芥耐盐性,Ca2+部分参与了这个过程。当NaCl浓度升至200 mmol·L-1时,外施PA,WT存活率上升,而pldal存活率反而下降,说明较高盐浓度下,PLDal的缺失严重影响了拟南芥幼苗的耐盐性,即使外源PA也无法缓解幼苗的死亡;在EGTA存在下,外施PA,WT和pldal都无法存活,表明植物面对较高浓度的盐胁迫时,细胞内会自主调节Ca2+稳态,而一旦这种状态被打破,则耐盐性大大降低,进一步证明了Ca2+可能介导了PA调控的拟南芥对盐胁迫的响应。当采用200 mM NaCl和100.200μM LaCl3处理4天后发现:WT和pldal幼苗存活率大大降低,且这种抑制效应随着La3+浓度的升高而加重,即使外施50μM PA也基本不能提高耐盐性,说明La3+可能通过抑制Ca2+进入细胞进而抑制了PA对盐胁迫的响应调控作用。不同的药理学试验均表明Ca2+可能介导了PA调控的拟南芥对盐胁迫的响应。