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问题:

题目:G蛋白、PTKs和PLC/PLD通过调节保卫细胞H2O2、NO水平介导光/暗调控的气孔运动

关键词:异源三聚体G蛋白;酪氨酸蛋白激酶;磷脂酶C/磷脂酶D;磷脂酸;过氧化氢/一氧化氮;气孔运动

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气孔是控制植物与环境间气体和水分交换的主要通道,气孔运动受各种环境因素和植物激素调控。前人曾就保卫细胞脱落酸(ABA)信号转导机制进行了大量研究,但保卫细胞光/暗信号转导研究尚不充分。本文借助药理学方法和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)技术对异源三聚体G蛋白、蛋白酪氨酸激酶(PTKs)和磷脂酶C/磷脂酶D(PLC/PLD)在光/暗调控气孔运动中的作用及其与H2O2、NO的关系进行了初步研究。所得结果主要如下:
1. 光下CTX显著诱导蚕豆和野生型拟南芥气孔关闭但PTX无效应,暗中PTX显著促进蚕豆和野生型拟南芥气孔开放但CTX无效应;无论光下、暗中拟南芥突变体gpa1-1、gpa1-2气孔均开放,CTX、PTX均不影响其气孔开度。这些结果表明G蛋白参与光/暗调控气孔运动,光通过钝化G蛋白诱导气孔开放,暗通过激活G蛋白促进气孔关闭。
光下H2O2显著诱导蚕豆和野生型拟南芥气孔关闭但Vc、CAT和DPI无效应,暗中Vc、CAT和DPI显著促进蚕豆和野生型拟南芥气孔开放但H2O2无效应;H2O2检测结果显示蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞H2O2水平光下低而暗中高。这些结果证明H2O2参与光/暗调控气孔运动,光通过降低保卫细胞H2O2水平诱导气孔开放,暗通过提高H2O2水平促进气孔关闭。
光下CTX提高蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞H2O2水平,暗中PTX降低蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞H2O2水平;无论光下、暗中拟南芥突变体gpa1-1、gpa1-2保卫细胞均无H2O2荧光。这些结果显示G蛋白钝化降低H2O2水平,G蛋白激活提高H2O2水平。
2. 光下SNP显著诱导蚕豆和野生型拟南芥气孔关闭但c-PTIO和L-NAME无效应,暗中c-PTIO和L-NAME显著促进蚕豆和野生型拟南芥气孔开放但SNP无效应;NO检测结果显示蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞NO水平光下低而暗中高。这些结果证明NO参与光/暗调控气孔运动,光通过降低保卫细胞NO水平诱导气孔开放,暗通过提高NO水平促进气孔关闭。
光下CTX提高蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞NO水平,暗中PTX降低蚕豆和野生型拟南芥保卫细胞NO水平;无论光下、暗中拟南芥突变体gpa1-1、gpa1-2保卫细胞均无NO荧光。这些结果显示G蛋白钝化降低NO水平,G蛋白激活提高NO水平。
3. 酪氨酸蛋白激酶(PTKs)抑制剂genestein、tyrphostin A23均阻止暗诱导蚕豆气孔关闭并降低保卫细胞H2O2水平。进一步的研究表明,genestein和tyrphostin A23不仅抑制外源H2O2诱导的气孔关闭和保卫细胞DCF荧光,而且促进暗诱导已关闭气孔重新开放,并降低保卫细胞暗诱导下已产生的H2O2。这些结果表明,PTKs通过抑制H2O2清除进而提高保卫细胞H2O2水平介导暗诱导气孔关闭。
4. 蛋白酪氨酸激酶(PTKs)抑制剂genestein、tyrphostin A23均阻止暗诱导蚕豆气孔关闭并降低保卫细胞NO水平。进一步的研究表明,genestein和tyrphostin A23不仅抑制SNP诱导的气孔关闭和保卫细胞NO荧光,而且促进暗诱导已关闭气孔重新开放,并降低保卫细胞暗诱导下已产生的NO。这些结果表明,PTKs通过抑制NO清除进而提高保卫细胞NO水平介导暗诱导气孔关闭。
5. PLC抑制剂U73122和PLD抑制剂1-丁醇(n-butanol)均显著阻止暗诱导蚕豆气孔关闭并降低保卫细胞H2O2水平,PLC和PLD的催化产物PA显著促进蚕豆气孔关闭并增加保卫细胞H2O2水平。这些结果表明,PLC和PLD经过其催化产物PA诱导H2O2产生参与暗诱导气孔关闭。
6. U73122和1-丁醇(n-butanol)既显著阻止暗诱导蚕豆气孔关闭、降低保卫细胞NO水平,也显著阻止SNP诱导气孔关闭;PA虽诱导气孔关闭但不诱导NO产生。这些结果表明,PLC和PLD既介导NO产生,也介导NO诱导气孔关闭的作用,但PLC、PLD介导NO产生与其催化产物PA无关。
综上所述,本文的结果证明G蛋白、PTKs和PLC/PLD均通过调节保卫细胞H2O2、NO水平参与光、暗调控气孔运动。

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