玉米保卫细胞质膜钾离子和阴离子通道的功能鉴定与调控机制研究

发布时间：2021-03-25 01:39

　　植物叶片气孔是植物与外界环境进行水分和气体（CO2、O2）交换的门户。气孔开度的大小直接影响植物与环境水分及气体交换的速率。因此,气孔开放和关闭运动的调节直接影响植物的生长发育。在干旱条件下,植物通过合理调节气孔开度以防止水分过度散失,使植物能够更好地应对干旱胁迫。气孔运动是通过气孔保卫细胞的渗透压调节而实现的,保卫细胞质膜的钾离子通道和阴离子通道的活性调节在气孔保卫细胞渗透压调节的过程中发挥着重要作用。玉米作为重要的粮食作物,其产量的提高受干旱胁迫的严重制约,而有关玉米气孔运动调节机制的研究却十分有限。本论文围绕玉米叶片气孔运动调节机理这一重要科学问题,综合应用分子生物学、细胞生理学和电生理学技术与方法,对玉米保卫细胞质膜钾离子通道和阴离子通道的功能进行了鉴定分析,进而对它们的活性调节机制以及在气孔运动中的作用进行了分析研究。玉米气孔复合体由两个哑铃形的保卫细胞及其侧翼的一对副卫细胞组成。利用电生理的实验方法,对玉米保卫细胞质膜钾通道进行的实验结果表明,内向钾通道对胞外K+浓度、胞外pH和胞内pH变化十分敏感,并且.其活性受到ABA和Ca2+的调节;外向钾通道对胞外K+浓度和胞内pH... 

【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．丨离子通道／转运体参与气孔开放和关闭过程（Ｐａｎｄｅｙｅｔａｌ．，２００７）??左边和右边分别显示参与拟南芥气孔开放和关闭过程的保卫细胞质膜和液泡膜离子通道／转运体

植物钾通道由多个跨膜的ａ－亚基组成，每个亚基具有多个跨膜结构域和１？２个Ｐ－ｌｏｏｐ结构域，??每个Ｐ－ｌｏｏｐ结构域都包含Ｋ＋选择性基序ＧＹＧＤ／Ｅ，在有活性的多聚体钾通道中，四个环状Ｐ－ｌ〇〇ｐ??结构形成具有Ｋ＋选择性的孔道结构（图１．２）。模式植物拟南芥中主要有Ｓ／ｗ＆〃、ＴＰＫ和Ｋｉｒ－ｌｉｋｅ??三种类型的ａ－亚基钾通道家族（Ｌｅｂａｕｄｙ?ｅｔ?ａｌ．，２〇〇７；?Ｖｅｒｙ?ａｎｄ?Ｓｅｎｔｅｎａｃ，?２〇〇３）。??Ｓｈａｋｅｒ?ＴＰＫ?ＫＵＰ／ＨＡＫ／ＫＴ?ＣＰＡ??Ｎ－ｔｅｒ?＾ｎｋｙ?Ｎ－ｔｅｒ?ＥＦ?Ｎ－ｔｅｒＬ／?１０－１４?ＴＭＳ？?Ｎ＊ｔｅｒ?１０－１４?ＴＭＳ？??Ｋ＊?ｃｈａｎｎｅｌ?ＩＲ，?ＯＲ?ＷＲ?？，丨＾咖丨％?＝?Ｎａ．Ｈ＊?ｏｒ?Ｋ＊／Ｈ＊?ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ??ｖｏｌｔａｇｅ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ??图１．２植物钾通道／转运体家族结构模式图（Ｌｅｂａｕｄｙ?ｅｔａｌ．，?２００７；?Ｖｅｒｙ?ａｎｄ?Ｓｅｎｔｅｎａｃ，２００３）??图中灰色所示为细胞膜，黑色方块所示为跨膜区，曲线所示为非跨膜区：Ｎ－ｔｅｒ，Ｎ－端：Ｐ．?Ｐ－ｌｏｏｐ结构域；ＣＮＢＤ，环??核苷酸结合域；Ａｎｋｙ．锚定蛋白结构域；ＫＨＡ，ＫＨＡ结构域：ＩＲ．内向整流钾通道；ＯＲ．外向整流钾通道；ＷＲ．弱??整流钾通道；ＥＦ，ＥＦ结构域。??汾知／？钾通道是最早在分子水平鉴定到的植物钾通道，因与果蝇钾通道的高度序列??相似性而命名。植物Ｓ／ｗｆｅｒ钾通道由４个ａ－亚基组成

植物钾通道由多个跨膜的ａ－亚基组成，每个亚基具有多个跨膜结构域和１？２个Ｐ－ｌｏｏｐ结构域，??每个Ｐ－ｌｏｏｐ结构域都包含Ｋ＋选择性基序ＧＹＧＤ／Ｅ，在有活性的多聚体钾通道中，四个环状Ｐ－ｌ〇〇ｐ??结构形成具有Ｋ＋选择性的孔道结构（图１．２）。模式植物拟南芥中主要有Ｓ／ｗ＆〃、ＴＰＫ和Ｋｉｒ－ｌｉｋｅ??三种类型的ａ－亚基钾通道家族（Ｌｅｂａｕｄｙ?ｅｔ?ａｌ．，２〇〇７；?Ｖｅｒｙ?ａｎｄ?Ｓｅｎｔｅｎａｃ，?２〇〇３）。??Ｓｈａｋｅｒ?ＴＰＫ?ＫＵＰ／ＨＡＫ／ＫＴ?ＣＰＡ??Ｎ－ｔｅｒ?＾ｎｋｙ?Ｎ－ｔｅｒ?ＥＦ?Ｎ－ｔｅｒＬ／?１０－１４?ＴＭＳ？?Ｎ＊ｔｅｒ?１０－１４?ＴＭＳ？??Ｋ＊?ｃｈａｎｎｅｌ?ＩＲ，?ＯＲ?ＷＲ?？，丨＾咖丨％?＝?Ｎａ．Ｈ＊?ｏｒ?Ｋ＊／Ｈ＊?ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ??ｖｏｌｔａｇｅ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ??图１．２植物钾通道／转运体家族结构模式图（Ｌｅｂａｕｄｙ?ｅｔａｌ．，?２００７；?Ｖｅｒｙ?ａｎｄ?Ｓｅｎｔｅｎａｃ，２００３）??图中灰色所示为细胞膜，黑色方块所示为跨膜区，曲线所示为非跨膜区：Ｎ－ｔｅｒ，Ｎ－端：Ｐ．?Ｐ－ｌｏｏｐ结构域；ＣＮＢＤ，环??核苷酸结合域；Ａｎｋｙ．锚定蛋白结构域；ＫＨＡ，ＫＨＡ结构域：ＩＲ．内向整流钾通道；ＯＲ．外向整流钾通道；ＷＲ．弱??整流钾通道；ＥＦ，ＥＦ结构域。??汾知／？钾通道是最早在分子水平鉴定到的植物钾通道，因与果蝇钾通道的高度序列??相似性而命名。植物Ｓ／ｗｆｅｒ钾通道由４个ａ－亚基组成


本文编号：3098783