擬南芥保衛(wèi)細胞微絲骨架參與細胞外鈣調(diào)素調(diào)控氣孔運動的研究.pdf

1、已有的研究表明細胞外鈣調(diào)素(CaM)存在于蠶豆保衛(wèi)細胞質(zhì)膜外側(cè)并能促進氣孔關(guān)閉,抑制氣孔開放.而微絲骨架參與了多種細胞外信號調(diào)控的氣孔運動,但還不清楚是否參與以及如何參與細胞外CaM在保衛(wèi)細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo).該研究在表皮條生物學(xué)分析的基礎(chǔ)上,主要利用激光共聚焦顯微技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究了微絲骨架在細胞外CaM調(diào)控氣孔運動中的作用.免疫印跡和免疫熒光定位結(jié)果表明擬南芥的保衛(wèi)細胞壁存在CaM;外源CaM能夠促進擬南芥氣孔關(guān)閉并抑制光照誘導(dǎo)的氣孔開

2、放;不過膜的大分子CaM的拮抗劑W7-agarose和CaM抗血清在無外源CaM的情況下,均能抑制氣孔的正常關(guān)閉,促進氣孔的正常開放,說明內(nèi)源細胞外CaM和外源CaM一樣,也是氣孔運動的一個調(diào)節(jié)因子.以表達GFP-mTn融合蛋白的轉(zhuǎn)基因擬南芥為材料,利用激光共聚焦掃描技術(shù)研究了細胞外CaM對保衛(wèi)細胞微絲骨架動態(tài)變化的調(diào)控作用.結(jié)果表明細胞外CaM能誘導(dǎo)保衛(wèi)細胞微絲骨架的解聚,這種解聚作用是時間依賴的;而微絲骨架的拮抗劑細胞松馳素.D(C

3、D)和穩(wěn)定劑鬼筆環(huán)肽(Phalloidin)分別能促進和抑制細胞外CaM誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉.因此推測微絲骨架的解聚參與了細胞外CaM誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉,并是細胞外CaM誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉所必需的.細胞外CaM能誘導(dǎo)保衛(wèi)細胞[Ca<'2+>]<,cyt>升高.當(dāng)[Ca<'2+>]<,cyt>升高被抑制后,細胞外CaM不能誘導(dǎo)微絲骨架解聚和氣孔關(guān)閉.這個結(jié)果表明細胞外CaM可能通過誘導(dǎo)保衛(wèi)細胞[Ca<'2+>]<,cyt>升高,來促進微絲骨架的解聚,進而

4、導(dǎo)致氣孔關(guān)閉.利用RT-PCR的方法克隆了擬南芥微絲解聚因子AtADF2 cDNA的全長,經(jīng)過原核表達得到了AtADF2的融合蛋白并制備了其抗體.Western實驗證實AtADF2在各個營養(yǎng)組織中都有表達,其中葉片中含量最高.免疫熒光定位結(jié)果表明ADF2存在于保衛(wèi)細胞中.利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到了ADF2的正義和反義表達的轉(zhuǎn)基因植株.ADF2的過量表達促進了細胞外CaM誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉,而抑制ADF2的表達則有相反的結(jié)果,但CD的處理能消除這種

5、抑制作用.這些結(jié)果暗示植物體內(nèi)ADF2的過量表達能夠促進保衛(wèi)細胞微絲骨架的解聚,從而促進了氣孔對細胞外CaM的反應(yīng).利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了保衛(wèi)細胞中AtPROFILIN1大量表達的陽性植株,生物學(xué)分析表明AtPROFILIN1的過量表達促進了細胞外CaM誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉,CD不能促進轉(zhuǎn)基因植株氣孔對細胞外CaM的反應(yīng),而Phalloidin卻能抑制這一過程.熒光標(biāo)記保衛(wèi)細胞中的微絲骨架,結(jié)果表明AtPROFILIN1的過量表達使得保衛(wèi)細胞中

6、的微絲骨架解聚.這些結(jié)果表明PROFILIN1的過量表達促進了保衛(wèi)細胞微絲骨架,從而促進了氣孔對細胞外CaM的反應(yīng).AtPROFILIN1和AtADF2的過量表達也促進氣孔對光照,黑暗和ABA的反應(yīng),說明在復(fù)雜的保衛(wèi)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中,多種細胞外信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)是相互交錯的.在該文研究中,我們發(fā)現(xiàn)細胞外CaM是通過誘導(dǎo)保衛(wèi)細胞微絲骨架的解聚來促進氣孔關(guān)閉的,轉(zhuǎn)基因植株的實驗結(jié)果進一步證實了這一發(fā)現(xiàn).CaM可能是通過誘導(dǎo)保衛(wèi)細胞[Ca<'2+>]<