正确理解植物体对环境刺激的感受、响应及适应机理是人类合理栽培农作物、高效生产粮食等生活资源的重要基础。高温作为植物面临的主要逆境之一，研究植物感受高温刺激的生理响应及信号途径十分必要。大量研究证明，高温能够引起植物细胞钙信号波动以及细胞骨架解聚行为，但这种钙信号和细胞骨架的变化，究竟会对植物细胞的生长、发育带来怎样的影响？是帮助细胞抵御高温胁迫还是诱导细胞进入程序性死亡？本课题综合运用了植物生理学、药理学及植物组织培养工程的方法和手段，从单细胞水平研究热应激下拟南芥原生质体生长、发育的变化，完善了植物原生质体耐热性的评价方法。同时考察了钙信号和细胞骨架在热刺激导致的细胞变化中的作用，并探索拟南芥原生质体感受、传递热信号的机理。本课题主要取得了以下几方面的结果：　　 ① 拟南芥原生质体分离培养的最佳条件：选取生长27天左右的拟南芥上部幼嫩叶片，4°C低温预处理24h，28°C静置酶解14h，600r/min离心三次，每次10min，用Rinse稀释定容后以1％低凝固点琼脂糖配制的B5培养基作为包埋材料，细胞包埋密度为2×105个/mL，生长素为1.0mg/mL2,4-D，细胞分裂素为0.5mg/mLBA。在此条件下分离所得的原生质体产量平均值为2.91×106个·g-1，活力平均值为84.87％（图2.1-2.3）。包埋培养7天后，拟南芥原生质体存活率平均值为51.48％，分裂率平均值为11.48％（图2.5,2.6）。　　 ② 施加外源钙预处理对拟南芥原生质体的生长、发育起着积极的作用，而施加钙抑制剂La3+，RR，异博定，和EGTA均能不同程度的抑制拟南芥原生质体的生长发育。具体表现在52°C热激10min后，外源钙预处理组细胞活性平均值为65.67％，而钙抑制剂组细胞活性均在15.00％以下（图3.1，3.2）；37°C热激10min后，经过7天的包埋培养后观察，外源钙预处理组细胞存活率为68.92％，细胞壁再生率79.69％，分裂率为18.23％（图3.4-3.7），而钙抑制剂组细胞存活率均低于10.00％，细胞壁再生率低于30％，细胞不分裂。　　 ③ 同时施加微管骨架解聚剂（Oryzalin，Oy）和微丝骨架解聚剂（Cytochalasin D，CD）或单独施加Oy均能够促进热激后拟南芥游离态原生质体细胞的生长、发育。具体表现在52°C热激10min后，微管微丝共同解聚和微管解聚细胞能够将原生质体活性提高5倍左右（图4.1,4.2）；37°C热激10min后，经过7天的包埋培养后观察，能够微管微丝同时解聚能够将原生质体存活率、细胞壁再生率以及细胞分裂率提高50％（图4.3-4.5）。而微丝骨架预解聚，对高温胁迫后拟南芥原生质体细胞的形态，生理活性及细胞的生长发育无明显影响。　　 ④ 对细胞同时施加钙通道抑制剂La3+和细胞骨架解聚预处理，能够降低细胞骨架解聚对拟南芥原生质体生长、发育的积极作用。具体表现在破坏细胞形态，生理活性，以及细胞生长发育过程中细胞生理活性，细胞壁再生，细胞分裂的积极作用。52°C热激下，La+Oy+CD组游离态细胞活性平均值仅为16.67％，而Oy+CD组细胞活力为68.27％（图4.6）；包埋培养7天后，La+Oy+CD组细胞存活率平均值为18.32％，细胞壁再生率为36.78％，细胞不发生分裂，而Oy+CD组细胞存活率平均值为72.92％，细胞壁再生率为78.97％，细胞分裂率为19.68％（图4.7,4.8）。　　 综上所述，钙信号波动和细胞骨架解聚对热应激下细胞生长、发育有着积极的影响，并且两者之间存在某种内部联系，它们可能相互作用，共同参与植物细胞对热信号传递与响应。