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研究证明PTPs(protein tyrosine phosphatases,酪氨酸蛋白磷酸酶)在动物细胞信号转导中起重要作用,由于当时植物细胞中尚未发现典型的酪氨酸蛋白激酶,因此人们忽视了植物蛋白质酪氨酸残基磷酸化/去磷酸化的研究,对PTPs在植物细胞中的功能也知之甚少。最近的研究资料表明植物体内确实存在PTPs,目前已在拟南芥基因组中鉴定了20个左右的PTPs基因,发现它们在植物细胞有丝分裂、生长、发育和抗逆性中均发挥重要作用,但PTPs在保卫细胞信号转导中的作用及其机制研究尚少。本文以蚕豆表皮条为试验材料,结合运用激光共聚焦扫描显微镜和PTPs分离、活性检测技术,研究了PTPs在光/暗调控气孔运动中的作用及其与H2O2、NO的关系。所得实验结果主要如下:1.光下PTPs专一性抑制剂PAO(phenylarsine oxide)对气孔开度无影响,但暗中显著促进气孔开放;暗中外源H2O2和NO供体SNP对气孔开度无影响,但光下显著促进气孔关闭。上述结果暗示光下PTPs活性和H2O2、NO水平低而暗中高,PTPs和H2O2、NO参与光/暗对气孔运动的调控。2.光下H2O2清除剂CAT、ASA和H2O2产生酶NADPH氧化酶抑制剂DPI与PTPs抑制剂PAO对气孔开度无影响,但暗中显著促进气孔开放。此结果暗示PAO可能通过抑制PTPs活性进而调控保卫细胞H2O2水平和气孔运动,而CAT、ASA、DPI可能通过降低保卫细胞H2O2水平进而调控PTPs活性和气孔运动。3.与H2O2单独处理相较,光下H2O2+PAO、H2O2+ASA、H2O2+CAT处理均使气孔开度显著增大,而H2O2+DPI则无上述效应。此结果暗示:(1)象H2O2清除剂ASA、CAT一样,PAO可能通过抑制PTPs活性清除H2O2进而促进气孔开放,而H2O2产生酶NADPH氧化酶抑制剂DPI则无上述效应。将此结论与暗中PAO促进气孔开放的结果联系起来考虑,可见暗中PAO通过抑制PTPs活性清除H2O2而非抑制H2O2生成进而促进气孔开放。(2)象PTPs抑制剂PAO一样,ASA、CAT可能通过清除H2O2抑制PTPs活性进而促进气孔开放,而H2O2产生酶NADPH氧化酶抑制剂DPI则无上述效应。将此结论与暗中ASA、CAT和DPI均促进气孔开放的结果联系起来考虑,可见暗中ASA、CAT通过清除H2O2而DPI通过抑制H2O2生成抑制保卫细胞PTPs活性进而促进气孔开放。4.H2O2荧光和PTPs活性检测结果表明:(1)保卫细胞内源H2O2水平和PTPs活性光下低而暗中高,表明光确实降低而暗确实提高保卫细胞内源H2O2水平和PTPs活性,光/暗确实通过调节保卫细胞内源H2O2水平和PTPs活性调控气孔运动。(2)PTPs抑制剂PAO不仅明显降低暗处理保卫细胞内源H2O2水平,也明显降低光下外源H2O2处理引起的保卫细胞H2O2水平升高;光下外源H2O2显著提高PTPs活性,暗中H2O2清除剂ASA、CAT和H2O2产生酶NADPH氧化酶抑制剂DPI则显著降低其活性。此结果证明,光/暗调控气孔运动中PTPs确有提高保卫细胞内源H2O2水平的效应,而H2O2则确有提高保卫细胞PTPs活性的效应。5.光下NO清除剂cPTIO、NO合成酶NOS抑制剂L-NAME和PTPs抑制剂PAO对气孔开度无显著影响,但暗中显著促进气孔开放。此结果暗示PAO可能通过抑制PTPs活性进而调控保卫细胞NO水平和气孔运动,而cPTIO、L-NAME可能通过降低保卫细胞NO水平进而调控PTPs活性和气孔运动。6.与NO供体SNP单独处理相较,光下SNP+PAO、SNP+cPTIO处理均使气孔开度显著增大,而SNP+L-NAME则无上述效应。此结果暗示:(1)象NO清除剂cPTIO一样,PAO可能通过抑制PTPs活性清除NO进而促进气孔开放,而NO合成酶NOS抑制剂L-NAME则无上述效应。将此结论与暗中PAO促进气孔开放的结果联系起来考虑,可见暗中PAO通过抑制PTPs活性清除NO而非抑制保卫细胞NO合成进而促进气孔开放。(2)象PTPs抑制剂PAO一样,cPTIO可能通过清除NO抑制PTPs活性进而促进气孔开放,而NO合成酶NOS抑制剂L-NAME则无上述效应。将此结论与暗中cPTIO和L-NAME均促进气孔开放的结果联系起来考虑,可见暗中cPTIO通过清除NO而L-NAME通过抑制NO合成抑制保卫细胞PTPs活性进而促进气孔开放。7.NO荧光和PTPs活性检测结果表明:(1)保卫细胞内源NO水平和PTPs活性光下低而暗中高,表明光确实降低而暗确实提高保卫细胞内源NO水平和PTPs活性,光/暗确实通过调节保卫细胞内源NO水平和PTPs活性调控气孔运动。(2)PTPs抑制剂PAO不仅明显降低暗处理保卫细胞内源NO水平,也明显降低光下SNP处理引起的保卫细胞NO水平升高;光下SNP显著提高PTPs活性,暗中NO清除剂cPTIO、NOS抑制剂L-NAME则显著降低其活性。此结果证明,光/暗调控气孔运动中PTPs确有提高保卫细胞内源NO水平的效应,而NO则确有提高保卫细胞PTPs活性的效应。