全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2015, 50 (5): 583–590, www.chinbullbotany.com
doi: 10.11983/CBB15062
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收稿日期: 2015-04-03; 接受日期: 2015-05-25
基金项目: 国家自然科学基金(No.31170370)和中央高校基本科研业务费(No.GK201401005)
* 通讯作者。E-mail: hejm@snnu.edu.cn
PI3P在暗诱导的蚕豆气孔关闭中的作用
及与H2O2和NO的关系
马敏, 刘艾京, 胡洁, 贺军民*
陕西师范大学生命科学学院, 西安 710062
摘要 以蚕豆(Vicia faba)表皮条为材料, 利用磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的抑制剂沃曼青霉素(WM)和LY294002 (LY)抑制磷
脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)的形成, 并结合气孔开度分析及激光扫描共聚焦显微镜技术, 探讨暗诱导蚕豆气孔关闭过程中PI3P
与过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)之间的相互关系。结果表明, WM和LY显著抑制暗诱导的保卫细胞H2O2和NO的形成以及
气孔的关闭, 但不能抑制外源H2O2和NO诱导的气孔关闭, 外源H2O2和NO处理能完全逆转WM和LY对暗诱导的气孔关闭
的抑制效应。实验结果暗示, 在暗诱导的气孔关闭的信号转导途径中PI3P在信号分子H2O2和NO的上游起作用。
关键词 黑暗, 过氧化氢, 一氧化氮, 磷脂酰肌醇3-磷酸, 气孔关闭, 蚕豆
马敏, 刘艾京, 胡洁, 贺军民 (2015). PI3P在暗诱导的蚕豆气孔关闭中的作用及与H2O2和NO的关系. 植物学报 50, 583–
590.
气孔是植物与外界环境之间进行气体和水分交
换的窗口, 也是病原菌进入植物体的门户, 因此气孔
运动在植物生命活动中起着非常重要的作用。组成气
孔的保卫细胞通过感受可见光、紫外线B辐射、黑暗、
温度、水分、二氧化碳浓度和植物激素等外界环境刺
激和胞外因子来调控气孔开度处在适宜的水平, 从而
保障植物正常的生命活动。光/暗是调控气孔运动的最
重要的环境信号, 因此一般植物在光下气孔开放, 在
黑暗下气孔关闭。然而, 目前对光/暗调控气孔运动的
细胞信号转导网络却知之有限。
磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)是磷脂酰肌醇-3激酶
(PI3K)特异性地催化磷脂酰肌醇环上的第3位羟基磷
酸化后的产物(Toker and Cantley, 1997; Bunney et
al., 2000)。近年来, 研究表明植物细胞内存在PI3K及
其催化产物PI3P (Bunney et al., 2000), 而且PI3P作
为一种新型的胞内信号分子广泛参与植物生长发育
及响应生物和非生物胁迫刺激的信号转导, 如: 转录
调控(Bunney et al., 2000)、物质运输(Thole and
Nielsen, 2008)、根毛生长(Lee et al., 2008a)、花粉
发育(Lee et al., 2008b)、生长素调控的根向重力性
(Joo et al., 2005)、盐胁迫(Leshem et al., 2007)和抗
病性 (Peleg-Grossman et al., 2007; Kale et al.,
2010)等。在保卫细胞内, 同样存在PI3K及其催化产
物PI3P (Parmar and Brearley, 1995; Jung et al.,
2002), 而且利用低浓度沃曼青霉素 (wortmannin,
WM)和LY294002 (LY)特异性地抑制PI3K活性的研
究也暗示PI3P参与脱落酸(ABA) (Park et al., 2003)、
二氧化碳(Kolla et al., 2007; Kolla and Raghaven-
dra, 2007)、紫外线B (UV-B)辐射(李惠民等, 2013)
以及暗诱导气孔关闭(Jung et al., 2002)的信号转导
过程。然而, 目前对PI3P介导暗诱导气孔关闭的机理
却并不清楚。
近年来, 有关过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)
在植物体内的信号转导作用备受关注(Neill et al.,
2002; Qiao and Fan, 2008; Wilson et al., 2008; 王
鹏程等, 2009)。在气孔运动中, 大量证据已表明H2O2
和NO作为信号分子参与脱落酸、茉莉酸、水杨酸、
乙烯和油菜素内酯以及环境信号臭氧、二氧化碳和
UV-B辐射等多种刺激诱导气孔关闭的信号转导过程
(权宏等, 2003; Neill et al., 2008; Wang and Song,
2008; 侯智慧等, 2011; Ge et al., 2015; Shi et al.,
2015)。同时, 有研究也表明在暗诱导气孔关闭的信
·研究报告·
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号转导途径中, 由鞘氨醇-1-磷酸和胞质碱化诱导形
成的H2O2和NO也参与其中(She et al., 2004; Ma et
al., 2012)。在动物细胞中, 有证据表明PI3P通过直接
激活NADPH氧化酶来诱导H2O2的形成(Ellson et al.,
2006)。在植物中, 研究结果也暗示PI3P参与盐胁迫
(Leshem et al., 2007)、病原菌(Peleg-Grossman et
al., 2007)、生长素(Joo et al., 2005)和ABA (Hung
and Kao, 2005)等刺激诱导的植物组织的H2O2形成。
在气孔运动的研究中, 利用WM和LY抑制PI3P的形
成也抑制ABA (Park et al., 2003)、UV-B辐射(李惠民
等, 2013)和二氧化碳(Kolla et al., 2007)诱导的保卫
细胞的H2O2形成, 且抑制二氧化碳诱导的保卫细胞
NO的形成(Kolla and Raghavendra, 2007)。然而, 目
前关于暗诱导保卫细胞H2O2和NO的形成是否也受
PI3P的调控却并不清楚。
本研究以蚕豆(Vicia faba)表皮条为材料, 利用
低浓度WM和LY处理特异性地抑制PI3K催化产物
PI3P的形成, 然后通过气孔开度分析和激光扫描共
聚焦显微镜技术 , 探讨了暗诱导气孔关闭过程中
PI3P与H2O2和NO之间的相互关系, 以期进一步完善
暗诱导气孔关闭的信号转导网络。
1 材料与方法
1.1 实验材料及培养
实验用蚕豆(Vicia faba L.)种子购于陕西省汉中市农
业科学研究所, 品种为成胡10号。选取籽粒饱满且大
小一致的种子, 用0.1% HgCl2灭菌, 去离子水冲洗
后, 25°C下浸种1天并催芽3天。选取萌芽一致的种子
播在盛有干净沙子的磁盘中, 置于人工气候箱内培
养。培养条件: 昼/夜温度(25±2)°C/(20±2)°C, 光/暗
周期为14小时/10小时, 光照强度为0.2–0.25 mmol·
m–2·s–1, 相对湿度为80%。幼苗生长期间每日用1/2
Hoagland营养液浇灌1次。选取3–4周龄幼苗顶部完
全展开的叶片作为实验材料。
1.2 实验试剂
H2O2荧光探针乙酰乙酸盐-2,7-二氯荧光素(2,7-dichlo-
rofluorescin diacetate, H2DCF-DA)和NO荧光探针乙
酰乙酸盐-4,5-二氨基荧光素(4,5-diaminofluorescein
diacetate, DAF-2DA) 购自 Biotium 公司。硝普钠
(sodium nitroprusside, SNP)、沃曼青霉素(WM)、
LY294002 (LY)、DMSO、MES和Tris购自Sigma公
司。其余试剂均为国产分析纯试剂。
1.3 表皮条的制备和处理
取3–4周龄幼苗顶部完全展开的叶片, 用镊子撕取下
表皮, 毛刷轻轻刷去其上黏附的叶肉细胞后, 用刀片
将其分割成长0.5 cm、宽0.5 cm的表皮条。新鲜表皮
条首先置于MES-KCl缓冲液(10 mmol·L–1 MES-
KOH, 50 mmol·L–1 KCl, 0.1 mmol·L–1 CaCl2, pH
6.15)中, 在光强为0.2 mmol·m–2·s–1的可见光下照射
2小时, 使气孔充分开放。然后, 将气孔开放的表皮条
转移到新鲜MES-KCl缓冲液或含10 µmol·L–1 WM、50
µmol·L–1 LY、100 µmol·L–1 H2O2、100 µmol·L–1 SNP、
10 µmol·L–1 WM+100 µmol·L–1 H2O2、10 µmol·L–1
WM+100 µmol·L–1 SNP、50 µmol·L–1 LY+100 µmol·
L–1 H2O2或50 µmol·L–1 LY+100 µmol·L–1 SNP的
MES-KCl缓冲液中, 分别置于0.2 mmol·m–2·s–1的可
见光或黑暗下、25°C处理3小时。处理结束后, 表皮
条立即用于气孔开度分析或保卫细胞内源NO和H2O2
水平的检测。
1.4 气孔开度分析
气孔开度的测量参照McAinsh等(1996)的方法, 在装
有测微尺的光学显微镜下进行。气孔开度的大小为2
个保卫细胞内侧细胞壁边缘之间的最大距离。每组实
验测量3个来源于不同植物的表皮条, 每个表皮条随
机测量20个气孔, 实验重复3次(n=180)。实验数据为
平均值±标准误。显著性分析采用Duncan’s多重统计
分析法。
1.5 保卫细胞内源H2O2和NO水平的检测
保卫细胞内源H2O2和NO的检测参照前人的方法并稍
加修改(Cathcart et al., 1983; Allan and Fluhr, 1997;
Kojima et al., 1998)。将上述在可见光或黑暗下处理
后的表皮条立即置于含50 µmol·L–1 H2O2荧光探针
H2DCF-DA或含10 µmol·L–1 NO荧光探针DAF-2DA
的Tris-KCl缓冲液(10 mmol·L–1 Tris, 50 mmol·L–1
KCl, pH 7.2)中, 25°C黑暗下分别孵育10分钟或30分
钟, 然后用不含荧光探针的新鲜Tris-KCI缓冲液冲洗
表皮条后装片 , 在激光扫描共聚焦显微镜 (Leica,
马敏等: PI3P在暗诱导的蚕豆气孔关闭中的作用及与H2O2和NO的关系 585

TCS SP2)下观察并拍照。激光扫描共聚焦显微镜工
作参数为: 激发光波长488 nm, 发射光波长505–530
nm。所得图片用Leica图片软件分析荧光强度, 用
Photoshop软件作图。为了比较处理间的荧光强度,
所有图像均在相同条件下获得。每次实验测量3个来
源于不同植物的表皮条, 每个表皮条随机获取图片
10个, 实验重复3次(n=90)。文中所列图片为9次测量
的代表性图片。荧光强度数据为平均值±标准误。显
著性分析采用Duncan’s多重统计分析法。
2 结果与讨论
2.1 PI3P参与黑暗对蚕豆气孔运动的调控
图1显示, PI3P生物合成抑制剂WM和LY处理均能一
定程度地促进可见光下蚕豆表皮条的气孔开度, 暗示
在正常可见光下保卫细胞有少量PI3P的形成, 其作
用是一定程度地抑制可见光诱导的气孔开放。与单纯
可见光处理相比, 黑暗处理3小时显著诱导蚕豆表皮
条的气孔关闭, 但在WM或LY存在时暗诱导的气孔关
闭被完全抑制, 此时气孔开度与可见光下相同。本实
验结果与Jung等(2002)的研究结果一致, 再次表明
PI3P参与了暗诱导气孔关闭的信号转导过程。
2.2 PI3P可能位于H2O2上游参与暗诱导的蚕豆气
孔关闭
2.2.1 外源H2O2对WM和LY抑制暗诱导的蚕豆气孔
关闭的影响
为了明确暗诱导的气孔关闭的信号转导途径中PI3P
与H2O2之间的关系 , 首先研究了外源H2O2处理对
WM和LY抑制暗诱导蚕豆气孔关闭的影响。结果(图
1)显示, 在单纯黑暗下, 外加H2O2对蚕豆气孔开度影
响不大, 但WM和LY抑制黑暗下蚕豆气孔关闭的效应
能被外加H2O2处理完全逆转。该结果暗示在暗诱导的
气孔关闭的信号转导途径中H2O2可能位于PI3P的下
游发挥作用。

2.2.2 WM和LY对H2O2诱导蚕豆气孔关闭的影响
为了进一步说明在暗诱导气孔关闭的过程中H2O2的
作用是否依赖于PI3P, 我们又分析了PI3P生物合成
抑制剂WM和LY对外源H2O2诱导蚕豆气孔关闭的影
响。结果显示, 在可见光下100 µmol·L–1 H2O2处理显


图1 沃曼青霉素(WM)和LY294002 (LY)对暗处理及H2O2单独
或复合处理诱导蚕豆气孔关闭的影响
数据为平均值±标准误, 不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Figure 1 Effects of wortmannin (WM) and LY294002 (LY)
on stomatal closure in Vicia faba induced by dark and H2O2
alone or combined treatment
The data are presented as means±SE, means with different
lowercase letters are significantly different (P<0.05).


著诱导蚕豆表皮条的气孔关闭, 且外加WM或LY处理
并不影响H2O2诱导气孔关闭的效应(图1), 该结果进
一步支持在暗诱导气孔关闭的过程中PI3P作用于
H2O2的上游。

2.2.3 WM和LY对黑暗下蚕豆保卫细胞H2O2生成的
影响
脂溶性荧光探针H2DCFDA能通过细胞膜进入细胞,
在细胞内被水解成非脂溶性的H2DCF且其不能通过
质膜排出。H2DCF本身并无荧光, 但在细胞内在过氧
化物酶的催化下可被H2O2氧化转变成高荧光性的
DCF, 且细胞内DCF的荧光强度与胞内H2O2水平呈
显著正相关(Cathcart et al., 1983; Allan and Fluhr,
1997), 因此荧光探针H2DCFDA被广泛用来检测细
胞内H2O2的存在及其含量。为了证实暗诱导气孔关闭
过程中PI3P与H2O2之间的关系, 本研究利用荧光探
针H2DCFDA并结合激光共聚焦显微镜技术直接检测
了保卫细胞内源H2O2水平。结果显示, 在可见光下保
卫细胞H2O2水平较低(图2A), 暗处理可显著诱导保
卫细胞H2O2的生成(图2B), 但WM和LY处理能显著
586 植物学报 50(5) 2015



图2 沃曼青霉素(WM)和LY294002 (LY)对暗诱导蚕豆保卫细胞H2O2和NO形成的影响
(A)–(D)和(a)–(d)依次为可见光、暗、暗+WM和暗+LY处理3小时的保卫细胞H2O2荧光图片; (E) 对应图(A)–(D)处理的保卫细胞H2O2
荧光强度平均值±标准误, 不同小写字母表示差异显著(P<0.05); (F)–(I)和(f)–(i)依次为可见光、暗、暗+WM和暗+LY处理3小时的保
卫细胞NO荧光图片; (J) 对应图(F)–(I)处理的保卫细胞NO荧光强度平均值±标准误, 不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。(A)–(D),
(F)–(I) Bar=75 µm; (a)–(d), (f)–(i) Bar=25 µm

Figure 2 Effects of wortmannin (WM) and LY294002 (LY) on dark-induced H2O2 and NO generation in guard cells of Vicia faba
(A)–(D) and (a)–(d) were the H2O2 fluorescent images of guard cells treated for 3 h by light, dark, dark+WM and dark+LY, re-
spectively; (E) The means±SE of H2O2 fluorescence intensities of guard cells in images from Figures (A)–(D), and means with
different lowercase letters indicated significant difference (P<0.05); (F)–(I) and (f)–(i) were the NO fluorescent images of guard
cells treated for 3 h by light, dark, dark+WM and dark+LY, respectively; (J) The means±SE of NO fluorescence intensities of
guard cells in images from Figures (F)–(I), and means with different lowercase letters indicated significant difference (P<0.05).
(A)–(D), (F)–(I) Bar=75 µm; (a)–(d), (f)–(i) Bar=25 µm


抑制暗处理下保卫细胞H2O2水平的升高(图2C, D)。
该结果表明暗诱导保卫细胞H2O2的生成依赖于PI3P
的形成, 这与上述气孔开度分析的结果相一致(图1)。
实验进一步证实PI3P位于H2O2上游参与暗诱导气孔
关闭的信号转导。
2.3 PI3P位于NO上游参与暗诱导蚕豆气孔关闭
2.3.1 外源NO对WM和LY抑制暗诱导蚕豆气孔关
闭的影响
SNP为NO释放剂, 被广泛用作外源NO处理。图3显
示, 单纯黑暗下, 外加SNP对蚕豆气孔开度无显著影
响, 但外加SNP能完全逆转WM和LY对暗诱导蚕豆
气孔关闭的抑制效应, 暗示在暗诱导气孔关闭的过程
中NO可能作用在PI3P的下游。

2.3.2 WM和LY对外源SNP诱导蚕豆气孔关闭的影响
为了阐明在暗诱导气孔关闭的信号转导途径中NO的
作用是否依赖于PI3P, 我们分析了WM和LY对外源
SNP诱导蚕豆气孔关闭的影响。结果(图3)显示, 100
µmol·L–1 SNP处理显著诱导可见光下蚕豆表皮条的
气孔关闭, 而且SNP的作用完全不受PI3P生物合成
抑制剂WM或LY的影响。本实验结果从另一角度进一
马敏等: PI3P在暗诱导的蚕豆气孔关闭中的作用及与H2O2和NO的关系 587


图3 沃曼青霉素(WM)和LY294002 (LY)对暗处理和SNP单独
或复合处理诱导蚕豆气孔关闭的影响
数据为平均值±标准误, 不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Figure 3 Effects of wortmannin (WM) and LY294002 (LY)
on stomatal closure in Vicia faba induced by dark and SNP
alone or combined treatment
The data are presented as means±SE, means with different
lowercase letters are significantly different (P<0.05).


步支持在暗诱导气孔关闭的过程中PI3P作用在NO的
上游。

2.3.3 WM和LY对暗诱导蚕豆保卫细胞NO生成的
影响
为了证实上述对气孔开度分析的结果, 本研究进一步
利用NO专一性荧光探针DAF-2DA直接检测了保卫细
胞内源NO的水平(Kojima et al., 1998; Foissner et
al., 2000)。结果显示, 可见光下保卫细胞内源NO水
平较低(图2F), 而黑暗下保卫细胞内源NO水平显著
提高(图2G), 但黑暗下有WM或LY存在时暗诱导的保
卫细胞内源NO生成被显著抑制(图2H, I)。结果表明抑
制PI3P的形成显著抑制了暗诱导的蚕豆保卫细胞NO
生成, 说明在暗诱导蚕豆气孔关闭的过程中PI3P作
用在NO上游, 这与上述分析结果相一致(图3)。
2.4 讨论
在正常生长环境下, 光/暗是调控植物气孔运动的最
重要的环境因子。由于多数植物保卫细胞有叶绿体,
能进行光合作用, 因此关于光/暗调控气孔运动的机
理, 早期的研究多集中于光/暗对保卫细胞光合作用
的影响(张蜀秋等, 2000)。随着对气孔运动机理研究
的深入, 人们认识到光/暗作为重要的环境信号, 被
相应受体感知后通过特定的信号转导途径调控着气
孔运动。在暗诱导气孔关闭的信号转导途径研究中,
前期的研究已表明, PI3P、H2O2、NO、胞质碱化和
鞘氨醇-1-磷酸等均是其信号传递链的重要组分(Jung
et al., 2002; She et al., 2004; Ma et al., 2012)。但是,
目前关于这些信号组分之间的相互关系却并不完全
清楚。本研究结果不仅再次证明PI3P作为信号分子参
与了暗诱导气孔关闭的信号转导, 而且进一步证明在
该信号转导途径中PI3P作用在H2O2和NO的上游。
在研究PI3P的生物学作用时, 研究者普遍使用
PI3K的抑制剂WM和LY来探测PI3P的作用(Jung et
al., 2002; Park et al., 2003; Joo et al., 2005; Kolla et
al., 2007; Leshem et al., 2007; Peleg-Grossman et
al., 2007; Kale et al., 2010)。由于膜组分肌醇磷脂在
激酶PI3K、PI4K和PI5K以及磷脂酶等的催化下可转
变为PI3P、PI4P、肌醇三磷酸和磷脂酸等多种细胞信
号分子, 它们均被证明参与多种刺激下气孔运动的
信号转导 (Toker and Cantley, 1997; Jung et al.,
2002; Thole and Nielsen, 2008; Zhang et al., 2009),
因此, 关于所用浓度的WM和LY是否只专一抑制PI3K
的作用常是人们关注的焦点。目前, 研究结果显示,
低浓度WM和LY主要抑制PI3K的活性, 而不抑制或
较小程度地抑制其它磷脂激酶的活性, 而且这两种抑
制剂中LY对PI3K的专一性更强。如通过激酶活性的
测定, Krinke等(2007)研究表明当WM和LY浓度分别
低于和等于10和50 µmol·L–1时只能显著抑制PI3K的
活性, 而并不抑制PI4K的活性。Jung等(2002)研究表
明1–30 µmol·L–1 WM既能显著抑制PI3K的活性, 也
能一定程度地抑制PI4K的活性 , 而LY的浓度小于
100 µmol·L–1时只抑制PI3K的活性。本研究选用10
µmol·L–1 WM和50 µmol·L–1 LY作为抑制剂处理浓度,
虽然不能完全排除所用浓度的WM对其它磷脂激酶的
活性有一定程度的影响, 但从研究结果来看所用浓度
的WM和LY对气孔开度和保卫细胞H2O2及NO生成的
影响都表现出一致的作用, 这说明WM和LY的效应主
要是由于其影响了PI3P的生成所致。
在动物细胞中的研究已表明PI3P通过与NADPH
氧化酶复合体的p40phox组分结合而直接活化该酶途
588 植物学报 50(5) 2015

径来源的H2O2形成(Ellson et al., 2006)。在植物细胞
中的一些研究也暗示PI3P参与NADPH氧化酶途径来
源的H2O2形成(Jung et al., 2002; Park et al., 2003;
Hung and Kao, 2005; Kolla et al., 2007)。黑暗下, 保
卫细胞H2O2生成也主要来源于NADPH氧化酶途径
(She et al., 2004; Ma et al., 2012)。本研究结果表明
PI3P参与暗诱导保卫细胞H2O2的生成(图2)。因此,
推测PI3P也可能主要通过活化NADPH氧化酶而参与
暗诱导保卫细胞H2O2的生成。然而, 至今在植物体内
并未发现p40phox的类似物, 同时李惠民等(2013)的研
究也暗示PI3P可能活化细胞壁过氧化物酶途径来源
的H2O2生成。可见, PI3P诱导植物细胞H2O2形成的机
制可能不同于动物细胞, 仍有待进一步研究。
本研究结果表明, PI3P也参与黑暗下保卫细胞
NO生成的调控(图2), 但关于PI3P诱导NO生成的具
体机制目前并不清楚。前人的药理学研究结果表明,
黑暗下保卫细胞H2O2和NO生成之间互为调控(She
et al., 2004)。然而, 药理学和遗传学研究结果也表
明, ABA、UV-B和油菜素内酯等刺激诱导保卫细胞
NO的形成依赖于H2O2, 而H2O2形成并不依赖于NO
(Bright et al., 2006; He et al., 2013; Shi et al.,
2015)。由于黑暗下保卫细胞H2O2和NO形成均受
PI3P调控, 因此推测在暗诱导气孔关闭的信号转导
途径中H2O2可能介导了PI3P诱导保卫细胞NO的形
成。然而, PI3P是否也能通过不依赖于H2O2的途径调
控保卫细胞NO的形成尚需进一步研究。
尽管本研究结果首次表明PI3P介导暗诱导的气
孔关闭是通过调控保卫细胞H2O2和NO的形成来实现
的, 然而, 这一结论的得出主要依据药理学的实验证
据, 今后尚需提供遗传学、分子生物学以及生物化学
等方面的证据来证实这一结论。同时, 目前对暗刺激
通过何种机制活化了PI3K的活性尚不清楚, 对保卫
细胞响应暗刺激的信号途径中PI3P与其它已探明的
信号分子(如胞质碱化和鞘氨醇-1-磷酸等)之间的关
系也不清楚, 这些问题都有待进一步阐明。
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590 植物学报 50(5) 2015

Role of PI3P and Its Relationship with H2O2 or Nitric Oxide in
Darkness-induced Stomatal Closure in Vicia faba
Min Ma, Aijing Liu, Jie Hu, Junmin He*
School of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China
Abstract In combination with physiological and cell biological research approaches including stomatal bioassay and
laser-scanning confocal microscopy, we studied the interrelationship of phosphatidylinositol 3-phosphate (PI3P) and H2O2
or nitric oxide (NO) in darkness-induced stomatal closure in epidermal strips of Vicia faba (broad bean) by using the drug
treatment with wortmannin (WM) and LY294002 (LY) to inhibit the production of PI3P. The obtained results showed that
both WM and LY significantly inhibited darkness-induced synthesis of H2O2 and NO in guard cells and subsequent
stomatal closure but not exogenous H2O2- and NO-induced stomatal closure. In addition, exogenous treatment with H2O2
and NO completely reversed the inhibitory effect of WM and LY on darkness-induced stomatal closure. In conclusion, our
results suggest that PI3P may function upstream of H2O2 and NO in the signal transduction pathways of darkness-induced
stomatal closure in V. faba.
Key words darkness, hydrogen peroxide, nitric oxide, phosphatidylinositol 3-phosphate, stomatal closure, Vicia faba
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* Author for correspondence. E-mail: hejm@snnu.edu.cn
(责任编辑: 白羽红)