谷胱甘肽（L-Glutathione,GSH）是真核生物中普遍存在的一种低分子量硫醇,其氧化还原状态在调节细胞氧化还原稳态中起着至关重要的作用。GSH不仅作为ROS清除剂消除氧化胁迫带来的负面影响,它还在细胞周期的调控、生长素信号转导和细胞死亡信号调节、生物和非生物胁迫等过程中起作用,进而影响拟南芥的生长发育。在细胞内环境中,由于膜结构的限制,每个亚细胞结构中谷胱甘肽氧化还原状态也不同,并且也在拟南芥发育过程中发挥重要作用。本研究利用Grx1-RoGFP2氧化还原性质,通过基因工程技术,构建了能够监测细胞质、细胞核、质体和线粒体中氧化还原电势(EGSH)的探针,以期监测拟南芥受到胁迫时各亚细胞结构EGSH变化。通过Green Gate载体构建方法,融合烟草Rubisco小亚基的质体定位信号构建了质体定位的探针,35s:pt-Grx1-RoGFP2;融合酵母ScCOX4的线粒体定位信号构建了线粒体定位的探针,35s:mt-Grx1-RoGFP2;融合SV40核定位信号,构建了细胞核定位的探针,35s:nls-Grx1-RoGFP2;在Grx1-RoGFP2前不加任何信号,构建了细胞质定位的探针,35s:Grx1-RoGFP2。通过烟草瞬时表达验证了构建的探针正确定位到指定的亚细胞区域。将这四种探针通过花序侵染法转染拟南芥,获得转基因株系。使用酶标仪检测其荧光激发光谱特征,发现这四种探针都在395 nm和475 nm处有激发峰,与已有的报道结果一致。为了验证探针的有效性,我们用不同浓度的H2O2处理细胞质定位的探针幼苗,发现拟南芥细胞中EGSH具有一定的缓冲作用,只有当外源施加的H2O2达到一定值时,才会引起EGSH变化。但是,即使在EGSH缓冲范围内,外源施加H2O2仍然会抑制根伸长。通过以上实验得到了能够实时检测拟南芥亚细胞结构中谷胱甘肽氧化还原电势变化的荧光探针。用丁硫氨酸-亚砜亚胺（BSO）处理表达四种探针的幼苗,发现拟南芥根伸长被抑制,但施加GSH可以使根伸长恢复正常。谷胱甘肽被BSO抑制后会使细胞核、细胞质、线粒体和质体中的EGSH变为氧化态,尤其是质体和线粒体。为了研究氧化胁迫对亚细胞EGSH的影响,用能够引起氧化胁迫的药物甲基紫精（MV）处理表达探针的拟南芥幼苗,发现MV可以抑制根生长和引起氧化胁迫。质体EGSH对MV引起的氧化胁迫最敏感,线粒体和细胞质的EGSH也会受到影响,然而细胞核的EGSH不会受到影响,一直保持稳定状态。可以阻断光合作用的药物二氯苯基二甲脲（DCMU）和呼吸作用的药物鱼藤酮处理表达探针的幼苗,发现这两种药物也会抑制根生长,但是DCMU处理会降低H2O2和O2·-的含量,细胞质中EGSH升高,而其他亚细胞结构基本不变;鱼藤酮处理会产生更多的H2O2和O2·-,细胞质中EGSH升高,但没有DCMU处理那么明显,而其他亚细胞结构基本不变。结果表明质体和线粒体为了保持自身EGSH处于很低的还原水平,会将GSSG外排到细胞质中,且质体对EGSH最敏感。用2 mM NaHCO3处理表达探针的幼苗,模拟碱胁迫。发现拟南芥的根伸长受到明显的抑制,H2O2含量在分生区升高,O2·-含量降低。四种亚细胞结构的EGSH都升高,但质体升高的最明显。用150 mM NaCl处理探针幼苗,模拟盐胁迫,发现盐胁迫也会抑制根伸长,产生大量的ROS,但只有质体和细胞核的EGSH升高,其他的基本不变。我们推测,盐胁迫会影响质体EGSH稳态和质体功能,也会影响细胞核将多余的GSSG外排到细胞质的能力。最后用200 mM甘露醇处理探针幼苗,模拟干旱胁迫,发现干旱胁迫会抑制根伸长,但不会使ROS含量升高。质体、细胞核和细胞质EGSH相较于对照有显著升高,而线粒体EGSH基本不变。我们推测细胞核EGSH升高,或许是由于渗透势的改变影响了细胞核将多余的GSSG外排到细胞质的能力。三种胁迫表明不同的非生物胁迫对不同亚细胞结构中的EGSH的变化的影响是不同的。