气孔运动及其影响因素

气孔运动及其影响因素、钙参与ABA 调控气孔运动的信号转导姓名：李希东专业：植物学学号：200808201 日期：09.4.25 成绩：

一、实验目的：

1. 探明植物激素和外界环境因素对气孔运动的影；

2. 证明钙参与ABA对气孔运动的调控；

3. 学习剥离表皮的方法和显微镜的使用。

二、实验原理：

气孔是陆生植物与外界环境交换水分和气体的主要通道及调节机构，可通过开闭响应不同的环境条件。

保卫细胞的渗透系统受钾离子调节。光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化生成ATP，ATP驱动质膜上K+-H+泵，使保卫细胞能逆浓度梯度从周围表皮细胞吸收钾离子，或从外界溶液中吸收钾离子，从而降低其渗透势，使气孔开放。

植物内源激ABA(脱落酸)、SA（水杨酸）、JA（茉莉酸）等均能够影响气孔的开闭运动。Ca2+是ABA调节气孔运动信号转导的重要组分之一。

经不同处理后，可用镜检法测量气孔开度，

三、实验器皿：

实验材料：蚕豆叶片

实验试剂：0.4％KNO3、0.4％NaNO3 ；1mmol ABA、1mmol SA、pH6.1的10mmol/L Tris 缓冲液、蒸馏水；100 mmol/L CaCl2溶液、20 mmol/L EGTA。

实验器皿：培养皿、手术刀片、眼科剪、眼科镊、毛笔、载玻片、盖玻片、移液器（1000μL、100μL）、光照培养箱。

四、实验步骤：

1. 钾离子对气孔开度的影响

1. 将三个培养皿中各放2ml的0.4％KNO3，0.4％NaNO3与蒸馏水（对照）。

2. 在暗处理的同一蚕豆叶上撕表皮若干，分放在上述的三个培养皿中。

3. 将培养皿置于人工光照条件下照光4 h左右，光照强度在40001x左右。

4. 分别在显微镜下（10倍或40倍）观察气孔的开度。

2. ABA和SA等植物激素对气孔关闭的作用

1. 取3~4周龄蚕豆幼苗上端刚展开的叶片，光照2~3h，诱导气孔张开。

2. 用pH6.1的10mmol/L Tris缓冲液配制不同浓度的ABA和SA溶液（0、10-4、10-5和10-6mol/L）。

3. 取叶片下表皮，分别放入以上缓冲液中，光照3 h，测量各处理和对照的气孔孔径，作出激素浓度和孔径的关系图。

3. Ca2+参与ABA调节气孔运动中的信号转导

1. 取3~4周龄蚕豆幼苗上端刚展开的叶片，光照2～3h，诱导气孔张开。

2. 用pH6.1的10mmol/LTris缓冲液配制不同浓度的ABA溶液（0、10-4、10-5和10-6mol/L）和含有2 mmol/L EGTA的ABA系列浓度溶液。

3. 取叶片下表皮，分别放入以上缓冲液中，光照2～3 h，测量各处理和对照的气孔孔径，作出激素浓度和孔径的关系图。

五、实验结果：

图1钾离子对气孔开度的影响

注：A：CK B：0.1%KNO3 C：0.4%KNO3 D：0.1%NaNO3 E：0.4%NaNO3

图2 ABA和SA对气孔关闭的作用

图3 Ca 2+参与ABA 调节气孔运动中的信号转导

注：A ：CK B ：10-6 mol/L ABA C ：10-6 mol/L ABA+ 2 mmol/L EGTA D ：10-5 mol/L ABA E ：10-5 mol/L ABA+ 2 mmol/L EGTA F ：10-4 mol/L ABA G ：10-4 mol/L ABA+ 2 mmol/L EGTA

CK 10

-6ABA 10-5ABA 10-4ABA

六、实验结果分析： K +离子泵学说表明，K +内流引起细胞渗透势升高，细胞吸水，气孔张开。还有研究表明光照诱导质膜H +-ATPase 将H +泵出，质子的流出使质膜超极化，激活电压门控K +通道，将K +泵入细胞，增加保卫细胞的膨压并且调节气孔孔径大小。实验结果表明KNO 3处理过的蚕豆叶片气孔比蒸馏水处理过的开度明显增大，由于NaNO 3处理的与对照处理的相似，说明是K +促使气孔开放而不是NO 3-。

水杨酸(salicylic acid , SA) 是一种普遍存在于高等植物体内的内源生长调节物质。有报道表明SA 对气孔运动有一定影响。0. 01 mmol/ L 的SA 可使蚕豆气孔开度降低50 %，1 和0. 1 mmol/ L 的SA 诱导蚕豆气孔完全关闭。我们也证明SA 可诱导蚕豆气孔关闭，阻止光诱导的气孔张开，且有浓度效应。

业已证明，ABA 在保卫细胞中大量积累导致气孔关闭并且抑制光照诱导的气孔张开，且ABA 诱导的气孔关闭是一个复杂的网络，第二信使Ca 2+参与ABA 诱导的气孔关闭。本实验结果表明ABA 可以诱导蚕豆气孔关闭且有浓度效应，浓度越大气孔开度越小，加入Ca 2+的螯合剂EGTA 后可以逆转ABA 诱导的蚕豆气孔关闭，说明ABA 诱导的蚕豆气孔关闭过程中有Ca 2+的参与。 10-6ABA+EGTA 10-5ABA+EGTA

10-5ABA+EGTA