脱落酸ABA对气孔运动的影响实验

ABA对拟南芥气孔运动的影响

左【实验目的】

1. 了解气孔开闭对植物的意义。

2. 了解气孔开闭的调控机制。

3. 验证脱落酸（abscisic acid, ABA）促进气孔关闭，抑制气孔开放。

【实验原理】

气孔（stomata），叶、茎及其他植物器官上皮上许多小的开孔之一，高等陆地植物表皮

所特有的结构。气孔通常多存在于植物体的地上部分，尤其是在叶表皮上，在幼茎、花瓣上

也可见到，但多数沉水植物则没有。

狭义上常把保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔称为气孔。保卫细胞区别于表皮细胞是

结构中含有叶绿体，只是体积较小，数目也较少，片层结构发育不良，但能进行光合作用合

成糖类物质。有时也伴有与保卫细胞相邻的2—4个副卫细胞。把这些细胞包括在内是广义

的气孔（或气孔器）。紧接气孔下面有宽的细胞间隙（气室）。气孔在碳同化、呼吸、蒸腾作

用等气体代谢中，成为空气和水蒸汽的通路，其通过量是由保卫细胞的开闭作用来调节，在生理上具有重要的意义。

脱落酸（abscisic acid, ABA 是由PF.Wareing和 F.T.Addicott于1967 年命名的。ABA是异戊二烯为基本单位的倍半萜羧酸，也是一种重要的植物激素，受到生物胁迫和非生物胁迫的

调控，在植物对胁迫耐受性和抗性中发挥着重要作用。在胁迫条件下,ABA调控了气孔关闭和

基因表达。在拟南芥、豌豆等植物的保卫细胞中ABA能够诱导H2O2和NO的产生，在胁迫条

件下，二者作为信号分子调控了促进气孔的关闭的生理过程。在干旱条件下，植物体内的ABA 含量增高,ABA促进了开放的气孔关闭和抑制了关闭的气孔开放，最终结果是关闭气孔，从而

pump .

channel J-transporter

Figure 1 气孔开闭的调控(S. Pa ndey, et al. 20007)

ABA 调控气孔开度的模式为：①ABA 与其保卫细胞上受体相结合；②ABA 调控 了保卫细胞细胞质中 CR 浓度的增加；③胞质中CR 浓度的增加抑制了质膜上的 H +泵;抑制了控制k 内流的通道；激活了控制Cl -外流的通道,最终导致质膜的去 极性化;④质膜的去极性化激活了控制外流的通道，进一步抑制了控制 K +内流的 通道；⑤ABA 引起了胞质中pH 的升高；⑥胞质中pH 的升高激活了控制K +外流的通 道，抑制了质膜上的H +泵；⑦^和Cl -由液泡进入胞质中。以上步骤的结果即是保 卫细胞中《和Cl -流出胞外,保卫细胞的膨胀程度降低,气孔关闭。

【实验材料、试剂】 拟南芥(46天)完全展开的年轻叶片、

开放缓冲液 opening solution (10 mM KCl, 7.5 mM iminodiacetic acid, 10 mM Mes-KOH, pH 6.15) 闭合缓冲液 closure solution (20 mM KCl, 1 mM CaCl 2, 5 mM Mes-KOH, pH 6.15)

ABA 酒精溶液

【操作步骤】

降低了植物水分的蒸发。

Stomatal Opening AHA 1-11 AKT1 KAT1

KAT2

AKT23

A4KC1 NRT1.1

(CHU)

H^perpcilgrvaton

Cyclic nucleotide 90ted

GLR3 护

Stomatal Closure

MP*

H-iyjt

1、ABA促进拟南芥气孔关闭

①在培养板上取2个孔，加入关闭缓冲液。

②拟南芥叶片下表面浸于开放缓冲液中，置于强光下1小时，使气孔开放。

③其中一个孔加入50 M ABA，即Close_ABA,另一个做参照，即Close_ethanol

④置于黑暗中1小时，观察拍摄气孔，统计孔径。

2、ABA抑制拟南芥气孔开放

①在培养板上取2个孔，加入开放缓冲液。

②拟南芥叶片下表面浸于开放缓冲液中，置于黑暗中1小时，使气孔关闭。

③其中一个孔加入50 M ABA，即Open_ABA另一个做参照，即Open_ethanol。

④置于强光下1小时，观察拍摄气孔，统计孔径。

【实验结果】

ABA调控拟南芥气孔的运动，使气孔关闭，见Figure 2

Figure 2 ABA促进拟南芥气孔关闭&ABA抑制拟南芥气孔开放

Close_ethanol, ABA促进拟南芥气孔关闭的对照组，孔径 6.10卩m，标准差1.47卩m,

Close_ABA,实验组,孔径2.73卩m,标准差1.10卩与对照组有极显著差异，p值为1.65174E-43; Open_ethanol, ABA抑制拟南芥气孔开放的对照组，孔径 5.29卩标准差1.31卩m,

Open_ABA，实验组，孔径 2.77卩标准差0.95卩r与对照组有极显著差异, p 值为2.49421E-35。每个平均数都是102个气孔孔径的均值

【讨论】

1、本实验，我一共测了408个气孔的孔径。为什么是408?因为累了，不想测更多。我觉得每个

处理随机选取不同视野共测定30个孔径就行，实验应平行3次。

2、实验中气孔闭合得不完全，可能与缩短处理时间有关。