论文部分内容阅读
乙烯是一种重要的气体植物激素,参与植物生长发育过程的调控以及外界生物和非生物胁迫刺激的响应,在植物整个生命活动过程中起着重要作用。国内外对乙烯在气孔运动中的作用已有很多报道,结果显示乙烯对气孔运动的调节具有双重作用,即乙烯既可以诱导气孔关闭,也可以抑制ABA和暗等刺激诱导的气孔关闭。目前,人们对乙烯诱导气孔关闭的信号转导机制认识较多,但关于乙烯抑制ABA和暗等刺激诱导气孔关闭的现象不仅存在一些不一致的观点,而且对其作用机制的认识也有限。进一步对比前人这些不一致的研究报道,显示不同研究者在进行研究时所使用的材料、外源乙烯处理的浓度以及培养材料所使用的缓冲液的组成等多方面存在差异。基于以上研究现状,本论文以拟南芥野生型Col-0和Ws、乙烯受体及信号转导元件突变体etr1-1 etr1-9、ers1、ers1-3、ein4、ein2-1、ein2-5、ein3-1、arr2-3、arr2-4和乙烯过量生成突变体eto3的叶片作为处理材料,借助气孔开度分析和倒置荧光显微成像技术,比较研究了有钙离子和无钙离子的缓冲液中内源乙烯和外源乙烯对ABA和暗诱导气孔关闭的影响及其与乙烯信号通路和信号分子H2O2的关系,得到以下主要实验结果和结论:1.在有钙和无钙离子的缓冲液中,10 μMABA均能诱导乙烯过量生成突变体eto3气孔关闭,但其关闭速度明显慢于野生型;乙烯生物合成抑制剂AVG能显著加快ABA诱导野生型气孔关闭的速度;ABA处理诱导乙烯受体及其信号元件突变体气孔关闭的速度快于野生型,且在ABA处理15min时差异最显著;此外,ABA处理15min时乙烯信号转导元件ein3-1突变体保卫细胞H2O2水平明显大于野生型。结果说明内源乙烯能够依赖乙烯信号通路降低保卫细胞H2O2水平从而抑制ABA诱导的气孔关闭。2.在有钙离子的缓冲液中,10 μMACC处理能够明显抑制ABA诱导的拟南芥野生型气孔关闭,但不能抑制ABA诱导的乙烯受体及其信号元件突变体的气孔关闭;外源ACC处理能明显降低ABA处理下野生型拟南芥保卫细胞H2O2水平,但对ABA处理下乙烯信号转导元件ein3-1突变体保卫细胞H2O2水平无影响。结果暗示外源乙烯通过乙烯信号通路降低保卫细胞H2O2水平从而抑制ABA诱导的气孔关闭。在无钙离子的缓冲液中,外源ACC处理对ABA诱导的气孔关闭无明显影响,说明外源乙烯抑制ABA诱导气孔关闭的效应依赖于缓冲液中钙离子的存在。3.在有钙离子的缓冲液中,10 μMACC处理能够明显促进ABA处理下已经关闭的拟南芥野生型气孔重新开放,但不能使ABA处理下已经关闭的乙烯信号转导元件突变体的气孔重新开放;ACC处理能够降低野生型保卫细胞中ABA诱导形成的H2O2,但对乙烯信号转导元件ein3-1突变体保卫细胞中ABA诱导积累的H2O2水平无影响,暗示乙烯通过乙烯信号通路清除ABA诱导保卫细胞形成的H2O2,从而使已经关闭的的气孔重新开放。在无钙离子的缓冲液中,外源ACC处理却不能使ABA处理下已经关闭的气孔重新开放,说明外源乙烯促使ABA处理下已关闭气孔的重新开放依赖于缓冲液中钙离子的存在。4.在有钙和无钙离子的缓冲液中,暗处理均诱导乙烯过量生成突变体eto3气孔关闭,但其气孔关闭速度明显慢于野生型;乙烯生物合成抑制剂AVG处理能加快暗诱导野生型气孔关闭的速度;暗诱导乙烯受体及其信号元件突变体气孔关闭的速度明显快于野生型,乙烯信号转导元件ein3-1突变体在暗处理下内源H2O2生成速度也明显快于野生型。上述结果暗示内源乙烯通过乙烯信号通路降低保卫细胞H2O2水平进而抑制暗诱导的气孔关闭。5.在无钙离子的缓冲液中,500 μMACC能够明显抑制暗诱导的拟南芥野生型气孔关闭,同样也可以抑制暗诱导乙烯受体及其信号元件突变体的气孔关闭;外源ACC处理能够明显抑制暗处理下拟南芥野生型保卫细胞中H2O2的累积,也可以降低暗处理下乙烯信号转导元件ein3-1突变体保卫细胞中H2O2的累积,说明外源乙烯通过降低保卫细胞H2O2水平从而抑制暗诱导的气孔关闭,但外源乙烯的这种效应不依赖于乙烯信号通路。在有钙离子的缓冲液中,外源乙烯对暗诱导的气孔关闭无显著影响。6.在无钙离子的缓冲液中,500 μMACC可使暗下已经关闭的拟南芥野生型气孔重新开放,同样也可以使暗下已经关闭的乙烯受体及其信号元件突变体的气孔重新开放;ACC处理能够清除暗处理下拟南芥野生型保卫细胞中已形成的H2O2,也可以减少暗处理下乙烯信号转导元件ein3-1突变体保卫细胞中已形成的H2O2,说明乙烯通过清除暗处理下保卫细胞中已形成的H2O2,从而使暗下已关闭的的气孔重新开放,且乙烯的这种效应与乙烯信号通路无关。然而,在有钙离子的缓冲液中,外源乙烯处理不能使暗下已经关闭的气孔重新开放。综上所述,本文结果表明内源乙烯依赖于其信号转导途径抑制ABA和暗诱导的拟南芥气孔关闭,且其作用与乙烯通过其信号转导途径促进了保卫细胞中H2O2含量的降低有关。而外源乙烯也能通过降低保卫细胞内源H2O2水平进而抑制ABA和暗诱导的拟南芥气孔关闭,但其降低ABA和暗处理下保卫细胞内源H2O2含量进而抑制气孔关闭的作用机制不同,表现在:低浓度外源乙烯有抑制ABA诱导气孔关闭的效应,且其作用依赖于乙烯信号转导途径和缓冲液中钙离子的存在;而高浓度外源乙烯才有抑制暗诱导拟南芥气孔关闭的效应,且其作用不依赖于乙烯信号转导途径,而且只有在缓冲液中无钙离子时乙烯才有此效应。