细胞质膜质子泵在拟南芥花粉萌发过程中的作用

论文摘要

花粉萌发和花粉管生长的调控是植物发育生物学中的关键问题之一。花粉细胞质膜上存在质子泵,由其活化导致的H+外流可以影响细胞膜电位,引发一系列信号转导过程。为了探索花粉细胞质膜质子泵在花粉萌发和花粉管生长过程中的作用及其可能的作用机理,本文以拟南芥花粉为材料,采用常规植物生理学方法和数字荧光比率测定技术,利用细胞质膜质子泵特异性激活剂壳梭孢菌素和抑制剂钒酸钠对花粉细胞进行处理,对质子泵活性调节剂在花粉萌发、花粉管生长及细胞内钙离子浓度等方面的影响进行了研究。实验结果表明,质膜质子泵特异性激活剂壳梭孢菌素处理后,花粉的萌发率升高,花粉管长度也有明显增加,而其抑制剂钒酸钠处理后,花粉萌发率降低,花粉管长度较对照减小。壳梭孢菌素处理后花粉细胞内钙离子浓度总体呈现上升趋势,钒酸钠处理后细胞内钙离子浓度总体呈现下降趋势。实验结果说明,花粉细胞质膜质子泵在花粉萌发和花粉管生长过程中发挥重要的正向调控作用,这一作用有可能是通过促进细胞内钙离子浓度升高和钙信号的产生实现的。异三聚体G蛋白在跨膜信号转导过程中发挥重要的调控作用,为探究花粉萌发和花粉管生长调控过程中是否通过异三聚体G蛋白将胞外信号转换为胞内信号,花粉细胞质膜质子泵和异三聚体G蛋白的关系,本实验采用野生型拟南芥、G蛋白缺失突变体和超表达株系为材料,对不同基因型花粉在质子泵激活剂和抑制剂处理后花粉萌发、花粉管生长和细胞内钙离子变化的差异进行了检测和比较。实验结果表明,野生型、缺失突变体和超表达株系在质子泵激活剂、抑制剂处理后花粉萌发、花粉管生长和钙离子浓度变化上没有明显差别。推测异三聚体G蛋白在花粉细胞信号转导过程中可能存在于质子泵的上游,也可能与质子泵没有直接关系。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 植物质膜质子泵研究进展
• 1.1 质子泵的结构和催化机制
• 1.2 分子生物学研究
• 1.3 生化特性
• 1.4 质子泵的调节
• 1.5 生理功能
• 1.6 对逆境的响应
• 1.7 信号转导
• 2. 花粉萌发和花粉管生长的调控
• 2.1 细胞外信号分子
• 2.2 细胞内信号分子
• 3 植物异三聚体 G 蛋白
• 3.1 异三聚体 G 蛋白结构和功能
• 3.2 异三聚体 G 蛋白的活化机制
• 3.3 异三聚体 G 蛋白信号转导
• 材料与方法
• 1 实验材料
• 1.1 植物材料
• 1.2 试剂
• 2 实验方法
• 2.1 拟南芥的种植
• 2.2 转基因植株诱导表达
• 2.3 拟南芥花粉采集、纯化
• 2.4 花粉体外萌发实验
• 2.5 质子泵活性调节剂对花粉萌发和花粉管生长影响的测定
• 2.6 花粉细胞内钙离子浓度的测定
• 2+浓度的体外标定'>2.7 Ca²⁺浓度的体外标定
• 结果与分析
• 1 质子泵对拟南芥花粉萌发影响药理学实验
• 1.1 拟南芥花粉体外萌发实验
• 1.2 壳梭孢菌素对拟南芥花粉体外萌发的影响
• 1.3 钒酸钠对拟南芥花粉体外萌发的影响
• 2 质子泵对拟南芥花粉细胞内钙离子浓度的影响
• 2.1 拟南芥花粉粒Fura-2/AM 的低温装载
• 2.2 质子泵对拟南芥花粉细胞游离钙离子浓度的影响
• 3 异三聚体G 蛋白在质子泵调控拟南芥花粉萌发及花粉细胞内钙离子浓度中的作用
• 3.1 异三聚体G 蛋白在质子泵调控拟南芥花粉体外萌发过程中的作用
• 3.2 异三聚体G 蛋白在质子泵调控拟南芥花粉细胞游离钙离子浓度过程中的作用
• 讨论与结论
• 1 花粉细胞质膜质子泵参与了花粉萌发和花粉管生长的调节
• 2 质膜质子泵在花粉细胞内钙离子动态变化中的作用
• 3 异三聚体 G 蛋白在拟南芥质膜质子泵调控花粉萌发和花粉管生长信号转导通路中的作用
• 参考文献
• 致谢