H2S誘導(dǎo)擬南芥氣孔關(guān)閉的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制.pdf

1、SignaltransductionmechanismofstomatalclosureinducedbyH2SinThesissubmittedtoQingdaoAgriculturalUniversityInFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofScienceWangLanxiang(CollegeofLifeScience)Supervisor：ProfLiuXinQin

2、gdaoChinaJune，2013青島農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要H2S誘導(dǎo)擬南芥氣孔關(guān)閉的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制摘要氣孔是調(diào)節(jié)水分和C02吸收的重要器官，控制著植物的蒸騰與光合作用，最終影響植物的生物量，因此氣孔運動調(diào)控機制的研究一直受到人們的極大重視。業(yè)已證明，氣孔的開閉運動受光照、C02、溫度和激素等因子的影響，胞外ATP(extracellularATP，eATP)、Ca2、過氧化氫(hydrogenperoxide，H202)和一氧化氮(

3、nitricoxide，NO)等均是氣孔運動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要信號分子。氣孔運動是一個復(fù)雜的生理過程，探明參與氣孔運動調(diào)控的因子，全面解析氣孔運動調(diào)控的機制具有重要的意義。硫化氫(hydrogensulfide，H2S)是近年來被確認(rèn)并受到廣泛關(guān)注的植物內(nèi)源氣體信號分子，參與植物生長發(fā)育和對逆境響應(yīng)等多種生理過程的調(diào)節(jié)，亦是脫落酸(abscisicacid，ABA)和乙烯(ethylene，Eth)等激素誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程中的重要信號分子

4、。但目前對H2S誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制了解尚不甚清晰。本課題以野生型擬南芥(ArabidopsisL)為材料，綜合應(yīng)用膜片鉗技術(shù)、激光共聚焦顯微技術(shù)和PCR技術(shù)等生物學(xué)手段，首次解析了H2S對葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞鉀離子通道的調(diào)控作用；證明eATP是H2S誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈中的重要組分，并解析了eATP與H202和鈣信使之間的關(guān)系。1一定濃度的H2S供體NariS可誘導(dǎo)光下擬南芥氣孔關(guān)閉，亦可抑制光誘導(dǎo)的氣孔開放效應(yīng)。利用膜片鉗技術(shù)手

5、段證明H2S能夠抑制保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)向整流K流。實時熒光定量PCR結(jié)果顯示H2S亦能抑制內(nèi)向整流鉀離子通道基因AtKATl相對表達(dá)量，提高外向整流鉀離子通道基因AtGORK相對表達(dá)量。首次證明H2S可以調(diào)控氣孔保衛(wèi)細(xì)胞鉀離子通道，改變K流，進(jìn)而誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉。2首次為來源于ABC轉(zhuǎn)運體途徑的eATP參與H2S誘導(dǎo)的擬南芥氣孔關(guān)閉提供了生物學(xué)實驗證據(jù)。胞內(nèi)ATP可通過ABC轉(zhuǎn)運體轉(zhuǎn)運至胞外參與多種生理生化反應(yīng)，多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug

6、resistanceassociated，MRPs)是ABC轉(zhuǎn)運體大家族中的一個亞家族，通過GUS定位和構(gòu)建瞬時表達(dá)載體觀察到AtMRP4和AtMRP5存在于氣孔保衛(wèi)細(xì)胞申并與氣孔運動有關(guān)。利用實時定量PCR證明外源H2S能夠不同程度的提高AtMR_P4和AtMRP5的相對表達(dá)量；外源H2S亦能夠增加擬南芥幼苗eATP的含量；ABC轉(zhuǎn)運體抑制劑格列本脲(glibenclamide，Gli)能顯著降低外源H2s誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉效應(yīng)及其對eA