全 文 ：2002-08-02收到, 2002-10-22 接受。
国家自然科学基金项目(编号 39870372)资助。
＊通讯作者(E-mail:dongfc@henu.edu.cn)。
Ca
2+在茉莉酸甲酯诱导拟南芥气孔关闭中的信号转导作用
董发才　崔香环　安国勇　王棚涛　宋纯鹏＊
(河南大学生命科学学院 , 开封 475001)
摘要:以拟南芥叶片下表皮为材料 , 分别用表皮生物
分析法和激光扫描共聚焦显微镜成像技术 ,研究茉莉
酸甲酯(JA-Me)促进气孔关闭过程中胞质 Ca2+浓度的
变化及其与气孔关闭的关系。结果表明 , 10-7到 10-3
mol L的 JA-Me处理能促进拟南芥叶片的气孔关闭 , 其
中 , 10-5mol L是最适浓度。用 10-5mol L 的JA-Me处理
5 min ,胞质 Ca2+浓度从静息态的 105 nmol L 增加到 3
320 nmol L;质膜 Ca2+通道阻断剂 LaCl3 和 Ca2+螯合剂
EGTA均能明显地降低 JA-Me对气孔关闭的促进作用。
由此推测 , 胞质 Ca2+可能是 JA-Me 促进气孔关闭的重
要信号转导因子。
关键词:拟南芥 , 茉莉酸甲酯(JA-Me),胞质 Ca2+ , 气孔
关闭 ,激光扫描共聚焦显微技术 , 信号转导
中图分类号:Q945
　　自Aldridge 和Galt(1971)从真菌培养物中分离
鉴定出游离态茉莉酸((-)-JA)以来 ,又先后发现多
种茉莉酸的异构体 ,如:(+)-2-epi-JA 、(+)-7-iso-JA
及其衍生物茉莉酸甲酯(JA-Me),统称为茉莉酸类
物质(JAs)。它们广泛存在于高等植物体内 ,对植
物生长有广泛的生理效应 ,如抑制植物生长 、抑制
花粉粒萌发 、促进叶片衰老 、诱导脱落 、诱导块茎形
成 、诱导卷须卷曲 、促进气孔关闭等(Sembdner 和
Parthier 1993 ,Creelmen和Mullet 1995)。其特点类似
于脱落酸的作用 ,因而 , JAs作为一类新型的植物激
素 ,其生理效应及作用机理的研究也逐渐展开 ,尤
其 JAs作为内源信号分子参与生物因子(如昆虫 、
真菌等)防御(Mcconn 等 1997 , Birkett 等 2000)和非
生物因子(如干旱 、渗透胁迫低温等)逆境应答(吴
文华和潘瑞炽 1997 , 潘瑞炽等 1995 , Lee TM 等
1996)的信号传递研究进展很快(Turner 等 2002)。
气孔是植物和环境进行气体交换的门户 ,控制
着光合和蒸腾作用。许多研究表明 , JAs 可促进开
放气孔的关闭 , JAs促进开放气孔的关闭受保卫细
胞胞质碱化和 K +水平升高的介导(Raghavendra 和
Bhaskar 1987),但有关 JAs调节气孔运动的信号转
导机理的研究报道却很少。许多研究表明 ,胞质
Ca
2+水平升高可调节气孔运动。Gilroy 等(1990)将
笼化的 Ca2+导入蚕豆保卫细胞 ,经光解释放 Ca2+
后 ,能引起气孔关闭 。此后 ,人们发现胞质 Ca2+参
与了多种外源信号调节气孔运动的信号转导过程
(Bush 1995 ,McAinsh等 1997 , Blatt 和Grabov 1997)。
据Mansfield 等(1990)报道 ,胞外 Ca2+可激活依赖
Ca
2+的磷酸酯酶 ,钝化 K+内流通道 , 抑制气孔张
开;而胞内Ca2+浓度升高可能激活了 Ca2+·CAM 复
合物的蛋白激酶的磷酸化途径 ,开放膜电压控制的
慢速阴离子通道 ,使气孔关闭 。目前 ,人们对 ABA
促进气孔关闭过程中有胞质 Ca2+参与的认识最为
深刻(Schroeder 和 Hagiwara 1990 ,Alex 等 2001)。尤
其令人感兴趣的是 , JAs与 ABA 的生理功能有若干
相似之处 ,一是在逆境条件下(如干旱 、高温 、渗透
胁迫等),植物组织不仅积累大量的 ABA ,而且也快
速积累 JAs。二是两者都可促进气孔关闭 。此外 ,
两者都以胞质碱化的方式参与气孔运动的调节
(Irving 等 1992 ,Blatt 和 Armstrong 1993)。然而是否
与ABA一样 ,胞质Ca2+也参与 JAs对气孔运动的调
节至今尚未见报道 。
我们以野生型拟南芥叶片下表皮为材料 ,运用
表皮生物分析法和激光扫描共聚焦显微镜成像技
术 ,就 JA-Me促进气孔关闭过程中胞质 Ca2+的作用
进行了研究 ,以期确认胞质 Ca2+是否参与了JA-Me
促进气孔关闭的信号转导过程。
1　材料与方法
1.1　材料培养
野生型(WT)拟南芥(Arabidopsis thaliana)种植
在光照充足的培养室中 ,光 暗周期为 16 h 8 h ,温
度 18 ～ 23℃,相对湿度 80%左右 ,光照强度 90 μmol
m
-2
s
-1 。取生长 4 ～ 6周完全展开的叶片作为实验
材料 。
1.2　表皮条的剥离
选取 4 ～ 6周完全展开的叶片 ,清水冲洗 ,用镊
子撕取下表皮(避开叶脉),再用毛笔轻轻擦去残留
的叶肉细胞 ,然后置表皮条于 Mes-KOH 缓冲液中。
Mes-KOH缓冲液含10mmol L的Mes 、50 mmol L的KCl 、
0.05 mmol L的 CaCl2 ,pH 6.1(KOH)。
457植物生理与分子生物学学报 , Journal of Plant Physiology and Molecular Biology　2002 , 28(6):457-462
1.3　保卫细胞的活性检测
将已撕好的表皮条用去离子水冲洗 ,然后加入
0.2 mg ml的荧光素二乙酸酯(FDA)丙酮溶液 , 使
FDA的最终浓度为 0.01%, 5 min 后在荧光显微镜
下观察 ,发绿色荧光的为活性细胞 。
1.4　气孔开度的观测
将已撕好的表皮条培养在 pH 6.1的 Mes-KOH
缓冲液中 ,放置光下 1.5 h促进气孔开放。在倒置
显微镜(10×40)下用测微尺测量气孔开度大小 ,以
无处理的气孔开度大小作为对照 。然后用不同的
试剂处理 ,再置于光照下 1.5 h ,测其气孔开度 。每
片表皮选 6个视野 ,每个视野 10个气孔 ,共 60个气
孔 ,计算这 60个气孔的平均值及方差 ,用柱状图表
示不同试剂处理后气孔开度的前后变化 。
将表皮条培养在 pH 6.1 的 Mes-KOH 缓冲液
中 ,置于光下促进气孔开放 ,并测其处理前的气孔
开度;然后分别用 10-3 、10-4 、10-5 、10-6 、10-7mol L
的 JA-Me处理表皮条 1.5 h ,再测其气孔开度;接着
将处理过的表皮条用 Mes缓冲液漂洗 2 ～ 3次 ,以
洗去表面的 JA-Me ,然后重新放入不含JA-Me的Mes
缓冲液(pH 6.1)中 ,并置于光下 1.5 h ,促进气孔开
放 ,再次测其恢复后的气孔开度;以处理前的气孔
开度为对照。
1.5　激光扫描共聚焦显微镜成像的观察与记录
Ca
2+荧光探针(Fluo-3-AM)的孵育参照 Janet
(1990)的方法 ,并加以修改。将已撕好的表皮条培
养在 pH 6.1的Mes-KOH缓冲液中 ,放置光下 1.5 h
促进气孔开放。然后将表皮条置于含 Fluo-3-AM 、
pH 6.1的Mes-KOH 缓冲液中 ,温度设置为 35℃,黑
暗下孵育 10 min ,然后转移到室温下(25℃),黑暗
下再孵育 40 min左右 。
取出孵育好的表皮条 ,先用 pH 6.1的 Mes-KOH
缓冲液漂洗三四次 ,再将表皮条固定在含有 Mes-
KOH(pH 6.1)缓冲液的培养皿中 ,然后将培养皿迅
速放在 20×的物镜下 ,在激光扫描共聚焦显微镜
(Bio-Rad MRC-1024)视野里找到一对荧光较亮的保
卫细胞并放置中央。在计算机激光扫描图像上选
定几个区域 ,选用激发波长 488 nm ,发射波长 530
nm ,用 Time course程序记录不同试剂处理后的保卫
细胞随时间变化的相对荧光值(每 15 s记录一次荧
光值 ,每1 min贮存一张保卫细胞的图片)。每个实
验重复5次 ,取其中的一个图像进行分析。
Ca
2+浓度的计算方法参照张鸿卿和连慕兰
(1989)的方法 ,计算公式:[Ca2+] i =K d [(F -Fmin)
(Fmax -F)] ,K d=450。
试剂:Mes 、FDA 、Fluo-3-AM 、 EGTA 、DMSO 为
SIGMA 产品 , JA-Me(Wako pure chemical industries
LTD , Japan 产品)为南京农业大学周燮教授赠送 ,
其余试剂为国产分析纯 。
2　结果
2.1　不同浓度的 JA-Me对气孔关闭的影响
　　统计结果表明 ,不同浓度的 JA-Me 都能促进气
孔关闭 。由图1可以看出 ,浓度为10-5mol L的 JA-
Me 处理 , 气孔开度比处理前降低了约 50%;洗脱
JA-Me 后 ,在光下几乎能完全恢复至处理前的开放
程度 ,即表现出完全的可逆性。用较高浓度 (10-3 、
10
-4
mol L)的 JA-Me处理 ,也可使气孔开度有所降
低 ,但幅度不大;洗脱 JA-Me 后 ,在光下 1.5 h不能
恢复至处理前的开放程度。这可能是浓度太高 ,对
细胞产生了毒害的缘故 。细胞 FDA 活性检测结果
表明 ,浓度大于10-4 mol L的 JA-Me处理 ,细胞活性
明显降低(结果未显示)。另外 ,低浓度(10-6 、10-7
mol L)的 JA-Me 也能促进气孔关闭 ,且洗脱 JA-Me
后在光下 1.5 h也可基本恢复至处理前的开放程
度。但与10-5 mol L 的JA-Me相比 ,促进气孔关闭的
作用较弱 。由此可以看出 , JA-Me促进气孔关闭 、参
与气孔运动调节的最适浓度为 10-5 mol L。据此 ,
图 1　不同浓度的 JA-Me对气孔关闭的影响
Fig.1　 Promotion of stomatal closure by JA-Me
Isolated epidermis of Arabidopsis thaliana was incubated in CO2-
freeMes-KCl for 1.5 h under conditions promoting stomatal opening
and then transferred to fresh CO2-free Mes-KCl containing JA-Me
10-3 , 10-4 , 10 -5 , 10-6 and 10-7 mol L(A , B , C , D and E), no
JA-Me(F)added as control.Stomatal apertures were determined
after 1.5 h incubation , each value is the mean of 60 measurements
±SE.
458 植物生理与分子生物学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　28卷
我们选用 10-5mol L 的JA-Me作为外源处理 ,研究
JA-Me诱导气孔关闭的信号转导机制。
2.2　LaCl3和 EGTA对 JA-Me促进气孔关闭的影
响
LaCl3是质膜上钙通道的阻断剂 ,可阻止游离
Ca
2+通过质膜上钙通道跨膜运输 ,LaCl3 1 mmol L 自
身对细胞没有伤害 ,对气孔开闭也无明显影响 。图
2的结果表明 , JA-Me 10-5mol L (A)单独处理 1.5 h
后 ,气孔开度降低到处理前的 50%左右;JA-Me
10
-5
mol L 和 LaCl3 1 mmol L(B)共处理后 ,气孔开
度明显高于 JA-Me 10-5 mol L 单独处理 ,但低于
LaCl3 1 mmol L (C)单独处理。
图 2 　LaCl3 对 JA-Me 促进气孔关闭的影响
Fig.2　The effect of LaCl3 on the JA-Me-induced stomatal closing
Isolated epidermis of Arabidopsis thaliana was incubated in CO2-
free Mes-KCl buffer for 1.5 h under conditions promoting stomatal
opening and then transferred to fresh CO2-free Mes-KCl buffer con-
taining JA-Me 10-5 mol L (A), JA-Me 10-5mol L+ LaCl3 1
mmol L(B), LaCl3 1 mmol L(C), and no JA-Me and LaCl3(D)
as control for 1.5 h.Stomatal apertures were determined after 1.5
h incubation , each value is the mean of 60 measurements±SE.
　　EGTA是 Ca2+螯合剂 ,用 EGTA处理表皮条 ,可
降低胞内游离 Ca2+浓度 ,促进气孔开放(Schwart
1985)。由图 3可以看出 , EGTA 0.5 mmol L单独处
理对气孔的开度有一定的促进作用 ,当用 JA-Me
10
-5
mol L和 EGTA 0.5 mmol L 共同处理时 ,可明显
地逆转 JA-Me 促进气孔关闭的作用。由上述结果
可知 ,用能够降低胞内游离 Ca2+浓度的 LaCl3 和
EGTA处理 ,均能逆转 JA-Me 引起的气孔关闭作用 ,
表明Ca2+可能介导了低浓度 JA-Me 促进的气孔关
闭过程。
2.3　JA-Me对胞质 Ca2+水平的影响
Fluo-3-AM 是 Ca2+的荧光探针 ,它在胞质中与
游离Ca2+结合后 ,荧光比较稳定 ,并且荧光强度会
图 3　EGTA对 JA-Me促进气孔关闭的影响
Fig.3　The effect of EGTA on the JA-Me-induced stomatal closing
Isolated epidermis of Arabidopsis thaliana was incubated in CO2-
free Mes-KCl buffer for 1.5 h under conditions promoting stomatal
opening and then transferred to fresh CO2-free Mes-KCl buffer con-
taining JA-Me 10-5mol L(A), JA-Me 10 -5mol L+ EGTA 0.5
mmol L(B), EGTA 0.5 mmol L(C), and no JA-Me and EGTA
(D)as control for 1.5 h.Stomatal apertures were determined after
1.5 h incubation , each value is the mean of 60 measurements±
SE.
随胞质 Ca2+浓度([ Ca2+] cyt)的升高而增强 。我们
分别用 JA-Me 10-5mol L 、LaCl3 1 mmol L 以及 EGTA
0.5 mmol L 处理孵育过 Fluo-3-AM 的表皮条 ,观察
[ Ca2+] cyt在 JA-Me 促进气孔关闭过程中的具体变
化 ,以进一步探讨胞质 Ca2+是否参与了 JA-Me诱导
气孔关闭。结果表明 , JA-Me 10-5mol L单独处理 ,
使保卫细胞胞质荧光显著增强(图 4)。加入 10-5
mol L 的 JA-Me后(8 min左右),通过荧光强度数值
可算出[ Ca2+ ] cyt从静息态的 105 nmol L 上升到 3
320 nmol L(图 4)。图 4D中的曲线 2为图 4A中箭
头所指部位的荧光随时间变化的扫描曲线。单独
用 LaCl3 1 mmol L处理 ,胞质荧光没有明显变化(图
5 A ～ C);而 LaCl3 1 mmol L与 JA-Me 10-5 mol L 共
处理时 ,胞质荧光强度有所增加 ,但较之用 10-5
mol L的 JA-Me 单独处理 ,增加幅度很小(图 5 D ～
F)。用 JA-Me 和 EGTA 进行相似的处理 , 结果表
明 , EGTA单独处理 ,荧光强度有所降低(图6 A ～C);
EGTA 与 JA-Me 共处理时 ,荧光强度没有明变化(图 6
D ～ F)。表明 LaCl3 和 EGTA都可有效地抑制由 JA-
Me引起的[Ca2+] cyt的升高。
3　讨论
保卫细胞能够灵敏地感受多种环境因子(如光 、
4596期　　　　　　　　 　董发才等:Ca2+在茉莉酸甲酯诱导拟南芥气孔关闭中的信号转导作用
图 4 　外源 JA-Me对保卫细胞 [ Ca2+] cyt的影响
Fig.4　The effect of exogenous JA-Me on [Ca2+] cyt in guard cells
A:A pair of guard cells loaded with 18μmol L Fluo-3-AM before
the addition of JA-Me 10-5 mol L.B and C:The same cells shown
in A at 5 and 10 min after the addition of JA-Me 10 -5mol L, re-
spectively.The pseudocolor bar is shown in C , which was applied
to pixel intensity values(0 to 255)for all of the three fluorescence
images.Arrow represents the time course changes in the pixel in-
tensity of cytosolic[ Ca2+] cy t in D.Bar=2 μm.D:1 , Background
fluorescence;2 , Time course changes in the pixel intensity of cy-
tosolic region as the arrow point in A.
图 5 　LaCl3 对 JA-Me引起保卫细胞[Ca2+] cyt变化的影响
Fig.5 　The effect of LaCl3 on the JA-Me-induced [ Ca2+] cy t in
guard cells
A:A pair of guard cells loaded with 18μmol L Fluo-3-AM before
the addition of LaCl3 1 mmol L.B and C:The same cells in A in
the presence of LaCl3 1 mmol L at 5 and 10 min , respectively.D:
A pair of guard cells loaded with 18 μmol L Fluo-3-AM before the
addition of JA-Me 10-5 mol L and LaCl3 1 mmol L.E and F:The
same cells in D in the presence of JA-Me 10-5 mol L and LaCl3 1
mmol L at 5 and 10 min , respectively.The pseudocolor bar shown
in F was applied to pixel intensity values(0 to 255)for six fluores-
cence images in A-F.Bar=2 μm.
图 6　EGTA对 JA-Me引起保卫细胞[ Ca2+] cyt变化的影响
Fig.6　The effect of EGTA on the JA-Me-induced [ Ca2+] cyt in
guard cells
A:A pair of guard cells loaded with 18 μmol L Fluo-3-AM before
the addition of EGTA 0.5 mmol L.B and C:The same cells in A
in the presence of 0.5 mmol L EGTA at 5 and 10 min , respective-
ly.D:A pair of guard cells loaded with 18μmol L Fluo-3-AM be-
fore the addition of JA-Me 10-5 mol L and EGTA 0.5 mmol L.E
and F:The same cells in D in the presence of JA-Me 10 -5mol L
and EGTA 0.5 mmol L at 5 and 10 min , respectively.The pseud-
ocolor bar shown in F was applied to pixel intensity values (0 to
255)for six fluorescence images in A-F.Bar=2μm.
湿度 、温度 、CO2 浓度等)和植物激素(如 ABA , GA
和激动素等)浓度的变化而调节自身的体积 ,引起
气孔的开放或关闭 ,从而控制植物的蒸腾 、光合和
呼吸作用 ,在植物生命活动中起着极其重要的作用
(Schroeder 等 2001)。诸多证据表明 ,在气孔保卫细
胞对多种激素和环境刺激的反应中 ,胞质 Ca2+作为
胞内信号参与气孔运动的调节(Assmann 1993 , Bush
1995 , Gilroy 等 1990 ,McAinsh 等 1997)。并已经证实
胞质 Ca2+参与了 ABA 诱导的气孔关闭(Irving 等
1992)。前已述及逆境条件下 ,植物组织在短时间
内可积累大量的 JAs。另一方面 , JAs 有着与 ABA
非常近似的生理功能 ,如促进气孔关闭等 。由此 ,
人们认为 JAs(除 ABA 外)是一种逆境条件诱导形
成的内源信号分子 ,对调节植物生长发育和逆境适
应起着重要作用。但有关 JAs促进气孔关闭机制
的研究报道还不多 ,尤其是有关
JAs信号转导中胞质Ca2+作用的研究还未见报道 。
　　我们以拟南芥为材料 ,在表皮生物分析的基础
上 ,主要采用 Ca2+荧光探针(Fluo-3-AM)标记拟南
芥气孔保卫细胞 ,并结合激光扫描共聚焦显微镜成
像技术 ,研究了 JA-Me刺激下气孔保卫细胞中 Ca2+
的变化及其对气孔运动的影响 ,并获得了一些重要
证据 。表皮生物分析的结果表明 , JA-Me促进气孔
关闭的能力与其浓度有关 ,10-5 mol L 的JA-Me是调
节气孔运动的最有效浓度(图 1),并且表现出良好
的可逆性 。许多研究表明 ,胞质钙在气孔运动的信
460 植物生理与分子生物学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　28卷
号转导中起着十分重要的作用 ,活性氧(如 H2O2)
(McAinsh 等 1996 , Pei 等 2000)、CO2 (Webb 等
1996)、冷胁迫(Allen 等 2000 ,Wood 等 2000)和干旱
(Schroeder等 2001)均能使[ Ca2+] cyt升高 ,从而引起
气孔关闭 。为了研究 Ca2+是否参与了 JA-Me 促进
气孔关闭的过程 ,我们用外源JA-Me 10-5mol L、JA-
Me 10
-5
mol L 和钙通道阻断剂 LaCl3 1 mmol L 、JA-
Me 10
-5
mol L和Ca2+螯合剂 EGTA分别处理拟南芥
下表皮条 。结果表明 LaCl3 和 EGTA 均能明显地逆
转 JA-Me引起的气孔关闭 ,初步表明 Ca2+可能参与
了 JA-Me诱导的气孔关闭过程(图 2 、3)。我们进一
步用 Fluo-3-AM标记拟南芥气孔保卫细胞 ,通过激
光扫描共聚焦显微镜成像技术研究了 JA-Me 对气
孔保卫细胞[Ca2+] cyt的影响 。从保卫细胞 Ca2+的
荧光图像(图 4A ～ C)及其动力学曲线(图 4D)中可
以看出 , JA-Me 10-5 mol L 能引起[ Ca2+] cyt快速上
升 ,而 LaCl3 和 EGTA 均能明显逆转 JA-Me 诱导的
[Ca2+] cyt水平上升(图 5 ,6)。这些结果表明JA-Me
促进气孔关闭的过程中 ,确实伴随着[Ca2+] cyt的升
高。胞质Ca2+来自胞外和胞内钙库 ,ABA在促进气
孔关闭中 ,也伴随着胞质 Ca2+水平升高 ,并且胞质
Ca
2+主要来自于胞外 Ca2+的进入 ,而胞内 Ca2+库
(如液泡)也可释放少量 Ca2+进入胞质(Lee YS 等
1996 ,Schroeder 和Hagiwara 1990 , Irving 等1992)。从
质膜 Ca2+通道阻断剂 LaCl3 可有效地抑制 JA-Me 诱
导的气孔关闭和胞质 Ca2+水平升高 ,可以推知胞外
Ca
2+流入胞内是 JA-Me 引起胞质 Ca2+水平上升的
主要方式 。而 EGTA 作为 Ca2+螯合剂可与 Ca2+结
合 ,降低胞质游离 Ca2+浓度 ,使荧光强度减弱(图
6),与 JA-Me 10-5mol L 单独处理引起的胞质荧光
强度变化(图 4)进行对比 ,可以为 JA-Me 能够引起
胞质 Ca2+浓度升高提供进一步的佐证。在图 5中 ,
由 JA-Me 10-5mol L和 LaCl3 共同处理时 ,F 中的荧
光稍强于 D图 ,说明 JA-Me 处理引起胞质Ca2+水平
的升高除主要由胞外 Ca2+的跨膜进入外 , 胞内
Ca
2+库也可释放少量 Ca2+进入胞质。在这一点上
JA-Me的作用和ABA十分相似。
综上所述 ,我们认为胞质 Ca2+可能作为胞内第
二信使参与了低浓度的 JA-Me 对气孔运动的调节 。
此结果不仅深化了对 JAs信号转导的认识和理解 ,
还有助于解释诸如干旱 、高温等逆境造成气孔关闭
的机理 ,也将有助于理解 JAs参与植物抗逆信号转
导的机理。Ca2+作为信号分子 ,参与 JAs信号转导
的证据还需要更多的积累 ,仍是人们不断探索的问
题。尤其随着各种荧光探针的推出 ,以及生物物理
技术和现代分子生物学技术的结合应用 ,可直接检
测到 JAs诱导的活体细胞内的生理生化变化。另
外 ,模式材料拟南芥及其突变体的应用 ,也为人们
深入研究这一信号转导过程提供了新途径 。
参 考文 献
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The Role of Ca
2+
Signaling in Methyl Jasmonate-Induced Stomatal Clo-
sure in Arabidopsis thaliana
DONG Fa-Cai　CUI Xiang-Huan　AN Guo-Yong　WANG Peng-Tao　SONG Chun-Peng＊
(College of Life Sciences , Henan University , Kaifeng 475001)
Abstract:The data from epidermis strip bioassay
indicated that methyl jasmonate (JA-Me)of con-
centrations between 10
-3
and 10
-7
mol L could
induce stomatal closure to some degree.JA-Me
10
-5
mol L had the strongest effect on stomatal
closure but only the effects of JA-Me at concentra-
tion ≤10-5 mol L on stomatal behavior were re-
versible by washing out JA-Me(Fig.1).In pres-
ence of LaCl3 1 mmol L or EGTA 0.5 mmol L
with JA-Me treatment , JA-Me induced stomatal
closure at concentration of 10
-5
mol L was abol-
ished(Figs.2 and 3).Changes in [ Ca2+] cyt in
guard cells of Arabidopsis thaliana induced by JA-
Me measured with laser scanning confocal micro-
scope imaging of epidermis peels showed that JA-
Me 10
-5
mol L could remarkably increase the cy-
tosolic Ca
2+
concentration , and that cytosolic
[ Ca2+] cyt started to go up from 105 nmol L at
static state for 10 min , and the highest was up to
3 320 nmol L(Fig.4).Moreover , both LaCl3 1
mmol L and EGTA 0.5mmol L could partially re-
duce JA-Me induced cytosolic [ Ca2+] cyt increases
(Figs.5 and 6).
From the above results , we can conclude that
cytosolic Ca
2+
can act as the essential element in
the signal transduction pathway of JA-Me induced
stomatal closure.
Key words:Arabidopsis thaliana , methyl jasmonate(JA-Me), cy-
tosolic Ca2+ , stomatal closure , laser scanning confocal microscope ,
signal transduction
＊Corresponding author(E-mail:dongfc@henu.edu.cn).
462 Journal of Plant Physiology and Molecular Biology　2002 , 28(6):457-462