蚕豆类水孔蛋白基因的克隆及表达

为了解水孔蛋白在气孔运动中的作用,通过5′/3′RACE(rapid amplification of cDNAends)技术从蚕豆(Vicia fafba)叶片表皮cDNA中克隆出1个编码290个氨基酸的类水孔蛋白基因VfPIP1(Vicia faba plasma membrane intrinsic protein gene),GenBank登录号为AY667436.应用计算机软件对VfPIP1的氨基酸序列分析表明,VfPIP1含6个跨膜区,具有质膜水孔蛋白的特征信号序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN,属于PIP1亚家族成员.原位杂交及Northern blot分析显示,VfPIP1在保卫细胞中有较强的表达信号,并受脱落酸(ABA)诱导.上述结果为研究水孔蛋白VfPIP1在气孔运动中的作用及其活性调节机制打下了基础.     

扩张蛋白在旱稻根的免疫组化定位及对旱稻抗旱性的表达分析

扩张蛋白是一类细胞壁非酶蛋白，在植物发育进程中起着重要作用.本实验以旱稻为材料，通过AtEXP1抗体对扩张蛋白在旱稻根中的定位及可能的作用机制进行了探讨.研究表明扩张蛋白参与了旱稻根系的生长发育，且更可能是促进了侧根、不定根的生长.利用OsEXP3基因特异性片段，即部分3′-UTR片段作为探针模板，通过Northern杂交技术对其在4种抗旱性不同的旱稻以及干旱胁迫条件下的表达特性进行了分析.结果显示： OsEXP3基因受到干旱胁迫的正调控，且其表达量与旱稻的抗旱性呈现正相关.由此推测，在干旱胁迫条件下，扩张蛋白很可能是通过促进侧根与不定根的生长发育来提高旱稻的抗旱性.     

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.     

异三聚体G蛋白参与调节花粉细胞内钙离子浓度

利用激光共聚焦显微镜测定了川百合(Lilium daviddi)花粉细胞内游离钙离子浓度,研究了细胞质膜上异三聚体G蛋白激活剂和抑制剂对花粉细胞内钙离子浓度的影响以及G蛋白激活后钙信号产生的可能途径.结果表明异三聚体G蛋白激活剂霍乱毒素(CTX)可以明显提高细胞内钙离子水平,产生带有一定时空特征的钙信号,而其抑制剂百日咳毒素(PTX)则显著降低细胞内钙离子水平;L型钙通道阻断剂异搏定和IP 3 受体抑制剂肝素都可以明显抑制霍乱毒素引起的钙离子水平升高.由此推断,异三聚体G蛋白可能在花粉细胞内钙离子水平调控过程中发挥重要调节作用,它有可能是通过促进细胞外钙离子内流和细胞内钙库释放两条途径起作用的.     

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.     

玉米根细胞膜硝酸还原酶的存在及特性

用玉米根尖制备的微粒体和纯化的质膜囊泡(RV和IV),研究了硝酸还原酶(NR)的存在及特性。结果表明,NR可能是存在于质膜上的内在蛋白。它与胞质中可溶性NR在NO_3~-诱导、Triton X-100激活等方面有很大差异。质膜NR和H~+跨膜运输之间没有直接的偶联关系,但是它能抑制NADH和K_3[Fe(CN)_6]之间的电子传递。文中讨论了质膜NR参与质膜氧化还原系统的可能作用模式。     

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．     

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.     

蚕豆成熟叶片中扩张蛋白的存在及其功能研究

以已经停止生长的蚕豆(Vicia faba L.)成熟叶片为材料,利用免疫印迹、体外重组、免疫组织化学定位和药理学实验证明:已经停止生长的蚕豆成熟叶片中存在扩张蛋白,主要分布于保卫细胞壁中,而且背壁中较多;蚕豆成熟叶片中的扩张蛋白除具有扩张蛋白的一般特性外,其活性还可被K+激活;用扩张蛋白处理蚕豆表皮条可以促进光诱导的气孔开放,提示蚕豆成熟叶片中的扩张蛋白可能参与了气孔运动的调控过程.以上结果不仅证明了在已经停止生长的叶片中存在扩张蛋白,而且为深入阐明细胞壁调控气孔运动的作用机理的研究提供了新的线索.