作为细胞的第二信使,钙离子浓度变化直接反映了细胞受外界刺激的变化情况。渗透胁迫下Ca²⁺浓度的变化表明其在细胞抗旱生理机制反映过程中起重要的调控作用。前人通过药理学实验,从整株及细胞水平上研究发现,钙离子介导了渗透胁迫诱导的ABA合成及其效应过程,但这仅是间接试验,直接的证据只能来自于渗透胁迫下细胞Ca²⁺定位分布、浓度变化和钙通道变化。为此,本实验首先利用数字共聚焦显微镜对渗透胁迫下玉米根尖细胞Ca²⁺浓度变化进行了研究,然后通过膜片钳技术,初步研究渗透胁迫下质膜钙通道的通道类型和性质。旨在进一步探明Ca²⁺在干旱胁迫下转导过程中的作用,也为进一步研究Ca²⁺信使在植物抗旱生理中的作用提供理论依据。实验将钙通道活性与渗透胁迫这一具体的生理反应相结合,对于钙信号功能的进一步阐明具有重要意义。实验以玉米根尖为材料,首先成功地制备了原生质体,通过FDA染色检验表明其活力很高;在此基础上通过数字共聚焦显微技术对渗透胁迫及外源ABA处理后玉米根尖细胞Ca²⁺的荧光变化和Ca²⁺浓度变化进行了研究。结果发现:渗透胁迫10min钙离子荧光强度和浓度都发生变化,ABA处理后的变化结果类似于渗透胁迫。说明钙离子介导了渗透胁迫诱导的干旱信号转导过程。为进一步证明钙离子的来源,实验以ABA模拟渗透胁迫分别用EGTA、Vp和TFP进行外源处理,结果表明:外用钙离子螯合剂EGTA和钙通道阻断剂Vp,能明显抑制ABA诱导的根尖细胞胞质Ca²⁺浓度增加,说明ABA诱导的初生根根尖细胞胞质Ca²⁺浓度的增加主要源于胞外,少部分来自于胞内钙库的释放。使用钙调素抑制剂TFP能使Ca²⁺荧光产生变化,浓度上下起伏,表明钙调素也参与了根系干旱信号ABA的传递过程,但具体机理不清楚。实验通过膜片钳技术,初步研究了渗透胁迫下质膜钙通道的存在类型及性质。全细胞模式记录钙电流结果发现:与正常相比,PEG处理后钙离子电流瞬时变大,钙通道的开放时间明显提前。表明PEG可能通过激活钙通道来促进钙离子内流,玉米根尖细胞质膜上存在超极化激活的电压依赖性钙离子通道。