论文部分内容阅读
虽然前人研究已表明信号分子过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)都参与暗诱导气孔关闭的信号转导途径,药理学证据也暗示MAPK信号级联途径也参与暗诱导气孔关闭的信号转导过程,但是目前并不清楚参与暗诱导气孔关闭的具体MEK和MAPK的种类及其级联途径以及该级联途径与信号分子H202和NO之间的相互关系。由于前人研究也表明AtMEK1-AtMPK6信号级联途径参与了 ABA等刺激诱导气孔关闭的信号转导过程,暗示该MAPK信号级联途径在气孔运动的信号转导途径中起着重要的作用。因此,本论文以模式植物拟南芥的野生型和各种突变体的叶片为材料,借助表皮条分析和激光共聚焦扫描显微镜技术,主要探讨(1)AtMEK1-AtMPK6信号级联途径在暗诱导气孔关闭中的作用;(2)暗诱导拟南芥气孔关闭过程中H202和NO形成的具体酶学途径以及H202和NO之间的相互关系;(3)在暗诱导气孔关闭的信号转导途径中AtMEK1-AtMPK6信号级联途径与H202的关系;(4)AtMEK1-AtMPK6信号级联途径与NO之间的相互关系。该研究结果表明:1、以拟南芥为材料,在暗诱导2.5 h气孔关闭程度最显著,说明暗处理2.5 h是诱导拟南芥叶片气孔关闭的最适宜时间。所以,以下实验均采用暗处理2.5 h。2、MEK的抑制剂PD98059可以明显抑制暗诱导的拟南芥气孔关闭,暗示MEK参与暗诱导拟南芥气孔关闭的信号途径;进一步研究显示AtMEK1和AtMPK6的T-DNA插入纯合突变体的气孔在暗处理下均不能正常关闭,说明AtMEK1-AtMPK6信号级联途径参与了暗诱导气孔关闭的信号转导过程。3、NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘(DPI)可以抑制暗诱导的拟南芥气孔关闭,也能显著抑制暗诱导的保卫细胞H202水平升高,但细胞壁过氧化物酶抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)不能抑制暗诱导的气孔关闭和保卫细胞H202的形成。此外,NADPH氧化酶T-DNA插入纯合突变体AtrbohF和AtrbohD/F在暗下气孔不能正常关闭,其保卫细胞内H202含量也很低。该结果不仅证明H202参与了暗诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程,而且进一步表明暗诱导拟南芥保卫细胞H202形成依赖于NADPH氧化酶AtrbohF,而不依赖于细胞壁过氧化物酶。一氧化氮合酶(NOS)抑制剂NG-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)和硝酸还原酶(NR)抑制剂钨酸钠(Na2W04)可以抑制暗诱导的拟南芥气孔关闭,也能显著抑制暗诱导的保卫细胞NO水平升高;在暗下Atnoa1,nia1和nia1/nia2的气孔不能正常关闭,其保卫细胞内NO含量也很低,而暗能正常诱导nia2气孔关闭及其保卫细胞NO含量的升高。该结果表明NO参与了暗诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程,其主要来源于NOS和NR两种途径,且在NR途径中Nial起主要作用。这些结果与前人的结果是一致的。4、外源H2O2不能诱导Atnoa1和nia1/nia2在可见光和暗下的气孔关闭,暗可以诱导突变体Atnoa1,nia1 nia1/nia2保卫细胞内H2O2含量升高;一氧化氮释放剂硝普钠(SNP)可以诱导突变体AtrbohF和AtrbohD/F在可见光和暗下的气孔关闭,暗不能够诱导突变体AtrbohF和AtrbohD/F保卫细胞内NO水平增加。这些结果说明在暗诱导气孔关闭的信号转导途径中NO的形成依赖于H2O2,即NO在H2O2的下游起作用。5、外源H2O2不能诱导AtMEK1和AtMPK6的几种突变体在可见光和暗下的气孔关闭,而且在暗下AtMEK1和AtMPK6的几种突变体保卫细胞内H2O2水平也像野生型一样可以显著增加,说明在暗诱导拟南芥气孔关闭过程中H2O2在AtMEK1和AtMPK6的上游起作用。6、SNP能诱导AtMEK1和AtMPK6的T-DNA插入纯合突变体在可见光和暗下的气孔关闭,而暗处理不能诱寻AtMEK1和AtMPK6的突变体保卫细胞内源NO形成,说明在暗诱导拟南芥气孔关闭过程中NO在AtMEK1和AtMPK6的下游起作用。总之,本文研究结果不仅表明AtMEK1-AtMPK6信号级联途径、NADPH氧化酶AtrobhF途径来源的H2O2以及nia1和nos1途径来源的NO均参与了暗处理诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程,而且表明在该信号转导过程中AtMEK1-AtMPK6信号级联途径在信号分子H2O2的下游和NO的上游起作用。