摘要
气孔由两个保卫细胞围合而成，被形象的称为“植物的嘴巴”，对于CO2的吸收、水分的蒸腾、病原菌的防御以及对外界严酷环境的响应如干旱等都具有十分重要的作用。许多环境刺激都可以调节气孔运动，这些环境信号刺激植物激素ABA的产生，ABA诱发一系列的下游信号转导以及下游基因的表达。因此，揭示植物气孔运动的调控机理及信号转导网络，可以为我们了解植物的抗逆提供理论指导。 早期的ABA信号转导过程包含了钙离子的内流和胞质钙水平的升高，这一过程已有很多报道，比如CPK可以在这一信号过程中感受钙信号并正调控ABA下游的信号响应过程。然而，关于负调控ABA信号途径的研究报道较少。本论文以模式植物拟南芥的保卫细胞为研究材料，报道了棕榈酰基转移酶PAT10可以调控保卫细胞中CBL2和CBL3的液泡膜定位，进而招募CIPK，最终通过抑制液泡的碎片化，负调控气孔运动过程中的ABA的信号转导途径。这一研究可增强人们对ABA信号途径的认知。本实验的主要研究结果和结论如下: (1) pat10保卫细胞对ABA的响应超敏感 pat10表现出多方面发育的表型，其突变体保卫细胞对ABA的响应超敏感。在保卫细胞中特异性的敲除PAT10也得到了跟突变体相似的表型。 (2) cbl2 cbl3保卫细胞对ABA的响应超敏感 cbl2 cbl3保卫细胞对ABA的响应也超敏感暗示PAT10在保卫细胞中的功能通过CBL2和CBL3来实现。 (3) pat10和cbl2 cbl3保卫细胞原生质体中Ca2+内流加快，[Ca2+]cyt含量升高 通过膜片钳的实验检测保卫细胞原生质体在施加ABA后Ca+的内流水平，发现突变体中Ca2+内流加快。以胞质定位的水母素蛋白检测了施加ABA后[Ca2+]cyt水平，发现突变体保卫细胞中的[Ca2+]cyt含量升高。用钙离子通道的阻滞剂LaCl3和Ca2+的螯合剂EGTA处理发现，突变体保卫细胞对ABA超敏感的这一表型得到恢复。以上结果表明PAT10-CBL2/3可通过调节钙信号来对ABA做出响应。 (4) patl0和cbl2 cbl3保卫细胞在响应ABA后液泡的碎片化更为严重 通过INT1-GFP标记了pat10、cbl2 cbl3以及野生型的保卫细胞液泡，发现在ABA诱导气孔关闭过程中，pat10、cbl2 cbl3的保卫细胞液泡碎片化严重，通过过表达NHX2，一类钾离子内流入液泡的离子通道，发现pat10、cbl2 cbl3的保卫细胞液泡碎片化严重的表型得到恢复。这暗示了突变体保卫细胞碎片化严重的表型与液泡中K+的内稳态失衡有关。 (5) CIPK9和CIPK17参与该气孔对ABA的响应过程 CBL响应钙信号后可以跟CIPK结合，解除CIPK的自抑制，起始下游的信号调控。研究结果显示CIPK9和CIPK17可以与CBL2和CBL3在液泡膜上互作，而且cipk9和cipk17的保卫细胞都对ABA表现出超敏感的表型。这说明CIPK9和CIPK17位于气孔运动过程中PAT10-CBL2/3的下游，负调控保卫细胞对ABA的响应。
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