在植物生长过程中,盐胁迫是一种主要的非生物胁迫,影响着地球上大多数植物的生存。因此研究植物对盐胁迫的耐受并以此改良农作物极其重要。在外界环境刺激下,钙信号途径可以调节基因的表达。钙信号的产生是钙离子通过膜上的钙离子通道,从细胞的外部空间及细胞内部的存储单位释放到细胞质基质中,导致细胞质基质中钙离子浓度增加。借助于膜上的钙离子通道,可调节细胞质基质中自由钙离子浓度。在很多胁迫激活的信号途径中,都可以观察到细胞质基质中钙离子浓度的升高。然而,植物是如何感受这些环境胁迫,并且因此导致细胞质基质中钙离子升高的机制至今还不清楚。本研究通过使用在拟南芥里稳定表达对钙离子敏感的水母发光蛋白,利用盐胁迫与氧化胁迫两种不同类型的非生物胁迫,对感受器感受途径的作用机制进行研究。筛选拟南芥中在盐胁迫条件下缺失早期钙信号响应的T-DNA插入突变体,试图发现植物细胞中盐的感受器或被盐特异性诱导的钙离子通道,来阐释拟南芥钙信号感受盐胁迫的分子机制,取得了以下研究成果：(1)通过对拟南芥中NaCl和H202所引起细胞内钙离子浓度变化过程的分析,证明了外界胁迫并不能持续保持细胞内钙离子浓度升高,也不能维持钙离子浓度始终处于较高水平。从而揭示了在不同胁迫环境下植物产生的特异性钙信号是由细胞内钙离子浓度在时间和空间上的变化引起。(2)阐释了在拟南芥中,由外界刺激导致活化的钙离子通道在短时间内不能持续打开,很可能是因为植物在胁迫环境下增加的胞内钙离子对细胞中钙离子通道具有反馈调节作用。(3)研究发现NaCl和H202都可以激发植物细胞内钙离子浓度明显升高,但产生的钙信号不同。表明它们诱导细胞内钙离子浓度的增加是通过不同机制来完成,可能利用不同的感受器激活钙离子通道并进一步传递钙信号。(4)通过筛选得到拟南芥在盐胁迫条件下缺失早期钙信号响应的T-DNA插入突变体sicl和sic2,观察到在盐胁迫条件下突变体细胞内的钙离子浓度相比野生型有明显减弱。证明突变体受到盐胁迫时细胞内无法正常产生钙信号。(5)研究发现在盐胁迫下,sic1和sic2突变体的生长状况相对于野生型植株会受到更大抑制,对盐更加敏感。表明很有可能是由于胞内钙信号的缺失导致下游一系列反应不能正常进行,从而减弱其对盐的耐受。(6)通过荧光共聚焦显微镜对35S:sic2-GFP转基因植物的观察,分析SIC2很可能主要分布在细胞的质膜上。因其具有在盐胁迫条件下调节细胞内钙离子浓度升高的功能,推测SIC2可能与植物感受盐胁迫过程中的感受器有关,或与盐特异性诱导的钙离子通道有关。通过以上研究,试图阐明拟南芥钙信号感受盐胁迫的分子机制,为进一步研究植物的抗盐胁迫途径奠定了理论基础。