脫落酸(ABA)對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的影響實(shí)驗(yàn)

1、植物學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告左2011ABA對(duì)擬南芥氣孔運(yùn)動(dòng)的影響左【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解氣孔開閉對(duì)植物的意義。2. 了解氣孔開閉的調(diào)控機(jī)制。3. 驗(yàn)證脫落酸(abscisic acid，ABA)促進(jìn)氣孔關(guān)閉，抑制氣孔開放?！緦?shí)驗(yàn)原理】氣孔（stomata），葉、莖及其他植物器官上皮上許多小的開孔之一，高等陸地植物表皮所特有的結(jié)構(gòu)。氣孔通常多存在于植物體的地上部分，尤其是在葉表皮上，在幼莖、花瓣上也可見到，但多數(shù)沉水植物則沒(méi)有。狹義上常把保衛(wèi)細(xì)胞之間形成的凸透鏡狀的小孔稱為氣孔。保衛(wèi)細(xì)胞區(qū)別于表皮細(xì)胞是結(jié)構(gòu)中含有葉綠體，只是體積較小，數(shù)目也較少，片層結(jié)構(gòu)發(fā)育不良，但能進(jìn)行光合作用合成糖類物質(zhì)。有時(shí)也伴有與保

2、衛(wèi)細(xì)胞相鄰的24個(gè)副衛(wèi)細(xì)胞。把這些細(xì)胞包括在內(nèi)是廣義的氣孔（或氣孔器）。緊接氣孔下面有寬的細(xì)胞間隙（氣室）。氣孔在碳同化、呼吸、蒸騰作用等氣體代謝中，成為空氣和水蒸汽的通路，其通過(guò)量是由保衛(wèi)細(xì)胞的開閉作用來(lái)調(diào)節(jié)，在生理上具有重要的意義。脫落酸（abscisic acid, ABA）是由和于1967年命名的。ABA是異戊二烯為基本單位的倍半萜羧酸，也是一種重要的植物激素,受到生物脅迫和非生物脅迫的調(diào)控,在植物對(duì)脅迫耐受性和抗性中發(fā)揮著重要作用。在脅迫條件下,ABA調(diào)控了氣孔關(guān)閉和基因表達(dá)。在擬南芥、豌豆等植物的保衛(wèi)細(xì)胞中ABA能夠誘導(dǎo)H2O2和NO的產(chǎn)生,在脅迫條件下,二者作為信號(hào)分子調(diào)控了促進(jìn)

3、氣孔的關(guān)閉的生理過(guò)程。在干旱條件下,植物體內(nèi)的ABA含量增高,ABA促進(jìn)了開放的氣孔關(guān)閉和抑制了關(guān)閉的氣孔開放,最終結(jié)果是關(guān)閉氣孔,從而降低了植物水分的蒸發(fā)。Figure 1氣孔開閉的調(diào)控（S. Pandey, et al. 20007）ABA調(diào)控氣孔開度的模式為:ABA與其保衛(wèi)細(xì)胞上受體相結(jié)合;ABA調(diào)控了保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度的增加;胞質(zhì)中Ca2+濃度的增加抑制了質(zhì)膜上的H+泵;抑制了控制K+內(nèi)流的通道;激活了控制Cl外流的通道,最終導(dǎo)致質(zhì)膜的去極性化;質(zhì)膜的去極性化激活了控制外流的通道,進(jìn)一步抑制了控制K+內(nèi)流的通道;ABA引起了胞質(zhì)中pH的升高;胞質(zhì)中pH的升高激活了控制K+外流

4、的通道,抑制了質(zhì)膜上的H+泵;K+和Cl由液泡進(jìn)入胞質(zhì)中。以上步驟的結(jié)果即是保衛(wèi)細(xì)胞中K+和Cl流出胞外,保衛(wèi)細(xì)胞的膨脹程度降低,氣孔關(guān)閉?！緦?shí)驗(yàn)材料、試劑】擬南芥（46天）完全展開的年輕葉片、開放緩沖液opening solution (10 mM KCl, 7.5 mM iminodiacetic acid, 10 mM Mes-KOH, pH 6.15)閉合緩沖液closure solution (20 mM KCl, 1 mM CaCl2, 5 mM Mes-KOH, pH 6.15)ABA酒精溶液【操作步驟】1、 ABA促進(jìn)擬南芥氣孔關(guān)閉在培養(yǎng)板上取2個(gè)孔，加入關(guān)閉緩沖液。擬南芥葉片

5、下表面浸于開放緩沖液中， 置于強(qiáng)光下1小時(shí)，使氣孔開放。其中一個(gè)孔加入50 mM ABA，即Close_ABA，另一個(gè)做參照，即Close_ethanol。置于黑暗中1小時(shí)，觀察拍攝氣孔，統(tǒng)計(jì)孔徑。2、 ABA抑制擬南芥氣孔開放在培養(yǎng)板上取2個(gè)孔，加入開放緩沖液。擬南芥葉片下表面浸于開放緩沖液中， 置于黑暗中1小時(shí)，使氣孔關(guān)閉。其中一個(gè)孔加入50 mM ABA，即Open_ABA，另一個(gè)做參照，即Open_ethanol。置于強(qiáng)光下1小時(shí)，觀察拍攝氣孔，統(tǒng)計(jì)孔徑?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】ABA調(diào)控?cái)M南芥氣孔的運(yùn)動(dòng)，使氣孔關(guān)閉，見Figure 2。Figure 2 ABA促進(jìn)擬南芥氣孔關(guān)閉&ABA抑制擬南芥氣孔開放Close_ethanol, ABA促進(jìn)擬南芥氣孔關(guān)閉的對(duì)照組，孔徑6.10m，標(biāo)準(zhǔn)差1.47m,Close_ABA，實(shí)驗(yàn)組,孔徑2.73m,標(biāo)準(zhǔn)差1.10m,與對(duì)照組有極顯著差異，p值為1.65174E-43；Open_ethanol, ABA抑制擬南芥氣孔開放的對(duì)照組，孔徑5.29m,標(biāo)準(zhǔn)差1.31m,Open_ABA，實(shí)驗(yàn)組，孔徑2.77m,標(biāo)準(zhǔn)差0.95m,與對(duì)照組有極顯著差異，p值為2.49421E-35。每個(gè)平均數(shù)都是102個(gè)氣孔孔徑的均值?！居懻摗?、 本實(shí)驗(yàn)，我一共測(cè)了4