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气孔是植物表皮上负责调节植物和周围环境气体交换的结构。气孔的发育受严格遗传程序调节,并受各种内外环境因子的影响。NO和H2S是动植物体内的气体信号分子,广泛参与调节植物发育和抗逆。目前,关于各种激素对气孔发育的调节作用研究得比较多,而气体信号分子NO和H2S对气孔发育的调节作用还不是很清楚。本研究采用药物学处理的方法,通过外源供体、清除剂及内源合成阻断剂,对拟南芥植株进行处理改变这些气体信号分子在植株体内的浓度,分析它们对幼苗子叶下表皮气孔发育的影响,并结合气孔发育关键调节因子的荧光标记基因表达分析,及气孔发育突变体对外源处理的响应分析,探索NO和H2S在拟南芥子叶表皮气孔发育中的作用。得到主要结果如下:1.外源NO供体SNP处理,导致拟南芥野生型子叶下表皮成熟气孔密度下降,并形成SGC;而NO清除剂c PTIO和NO合成阻断剂L-NAME处理,则野生型子叶下表皮气孔密度增加,气孔分布模式异常,形成了气孔簇;SNP能消除c PTIO和L-NAME对野生型子叶下表皮气孔密度的促进作用,及气孔分布模式的异常,说明内源NO浓度的改变会影响气孔密度和分布模式。2.外源SNP处理后虽然野生型幼苗子叶下表皮表达E1728的成熟气孔数目下降,但在发育早期表达气孔前体细胞标记基因TMM的细胞却增加。这说明内源NO浓度的增加会促进更多的细胞进入气孔发育的早期阶段,但最终形成成熟气孔的数目却减少。进一步的分析发现SNP处理后表达FAMA的细胞数目减少,说明NO浓度的增加会抑制世系早期前体细胞向GMC均等分裂阶段的转变。3.外源SNP处理能降低tmm1和sdd1多气孔突变体的气孔密度,并诱导SGC形成。SNP处理能恢复sdd1异常的气孔分布模式,减少气孔簇形成,但不能恢复tmm1突变体中的异常。4.外源H2S供体NaHS处理,导致拟南芥野生型下表皮气孔密度下降,并形成SGC,和外源NO供体类似。而H2S清除剂HT和合成阻断剂AOA处理则导致野生型子叶下表皮气孔密度增加;HT能消除Na HS处理引发的气孔密度下降及SGC产生,说明内源H2S浓度的升高会抑制气孔的发育及GMC的均等分裂。5.外源Na HS处理后,导致野生型幼苗子叶下表皮表达TMM的前体细胞减少,表达p FAMA-GFP的细胞数目减少,表达E1728的成熟气孔数目下降。HT能消除Na HS对这些标记基因表达的影响,说明内源H2S浓度的增加对气孔发育的抑制作用,发生在从早期阶段气孔世系的进入到后期阶段GMC的均等分裂和GC分化的多个过程。6.外源Na HS处理能降低tmm1和sdd1子叶下表皮多气孔突变体的气孔密度,并诱导SGC形成。但与SNP处理不同的是,Na HS处理不能恢复sdd1异常的气孔分布模式,也不能恢复tmm1异常的气孔分布模式。7.NO和H2S还影响PV细胞的发育。SNP处理导致表皮上产生更多更小的PV细胞,而Na HS处理则促进PV细胞的扩大和分化。综上,内源NO和H2S浓度的干扰都会导致拟南芥子叶下表皮气孔发育的改变。NO作用于气孔发育的早期阶段,诱导更多的原表皮细胞进入气孔世系,但抑制后期发育过程如世系前体细胞向GMC均等分裂阶段的转变。同时,SNP处理导致PV细胞数目增多和体积减小。而内源H2S浓度的升高则会抑制气孔发育中从气孔世系细胞的进入到GMC均等分裂和GC分化的多个过程,但对PV细胞的扩大和分化具有促进作用。这些结果能为进一步研究气孔发育的调控网络提供基础数据。