全 文 ：外源一氧化氮供体硝普钠对红树植物桐花树
气孔运动的调控效应?
肖 强1 , 2 , 林晓梅2 , 吴飞华2 , 陈 娟2 , 郑海雷2
??
( 1 湖北省生物资源保护与利用重点实验室、湖北民族学院 , 湖北 恩施 445000;
2 厦门大学生命科学学院 , 福建 厦门 361005 )
摘要 : 探索一种用材简单、操作方便、真实性强的观察红树植物桐花树叶片气孔的制片技术 , 并利用该技
术研究不同浓度、不同处理时间的一氧化氮 (NO) 供体硝普钠 ( sodium nitroprusside, SNP) 对桐花树气孔
开闭的影响 , 探讨了 NO 调控的气孔运动与外源 Ca2 + 的关系以及 NO 与 H2 O2 在调节气孔运动过程中的关
系。结果表明 : 在搅碎法、指甲油印迹法、牛皮胶印迹法三种观察气孔方法中 , 牛皮胶印迹法是观察气孔
开度变化的最佳方法。NO能够诱导桐花树气孔快速关闭 , 且表现出明显的时间效应与浓度效应。NO 导致
的气孔关闭与 Ca2+ 的参与有密切关系 , NO与 H2 O2 存在明显的协同效应 , 可以促进气孔关闭。
关键词 : 一氧化氮 ; 桐花树 ; 气孔 ; 钙 ; H2 O2
中图分类号 : Q 945.1 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 (2009) 02 - 166 - 07
Effect of Exogenous Nitric Oxide Donor Sodium Nitroprusside
on Stomatal Movement in Leaves of Mangrove
Plant Aegiceras corniculatum
XIAO Qiang
1 , 2
, LIN Xiao-Mei
2
, WU Fei-Hua
2
, CHEN Juan
2
, ZHENG Hai-Lei
2 * *
(1 Key Laboratory of Biological Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei University for Nationalities,
Enshi 445000 , China; 2 School of LifeSciences, Xiamen University, Xiamen 361005 , China)
Abstract: The aim of the present paper was to find out a simpleand easy-to-go method to observe the stomatal movement
of a mangrove plant Aegiceras corniculatum . The newmethod was used to study the following areas, inculing the effect of
exogenous nitric oxide (NO) on the leaf stomatal movement under different concentrations and different treated time, the
effect of Ca2+ in the regulation of stomatal movement induced by exogenous NO, the interactional effect between NO and
H2 O2 in the regulationb of stomatal movement . The results suggested that the oxhide pastern print was the best way toob-
serve stomatal movement of A. corniculatumcompared with theblender methodandthenail enamel print method . The sto-
matal closure induced by NO was associated with Ca
2+
in dose dependent manner . It was also proved that a rapid stomatal
closure could be co- induced by NO and H2 O2 in A. corniculatumguard cells .
Key words: Nitric oxide; Aegicerascorniculatum; Stomata; Calcium; Hydrogen peroxide
一氧化氮 ( nitric oxide, NO) 是植物体内广
泛存在的信号分子 , 对植物生长发育、胁迫应答
等生理过程发挥重要的调控功能 ( 肖强和郑海
雷 , 2004)。研究表明 , 外源 NO 供体硝普钠 (so-
云 南 植 物 研 究 2009 , 31 (2) : 166～172
Acta Botanica Yunnanica DOI : 10 .3724?SP. J . 1143 .2009.08196
?
?? ?通讯作者 : Author for correspondence; E-mail : zhenghl@xmu. edu. cn
收稿日期 : 2008 - 10 - 27 , 2009 - 01 - 15 接受发表
作者简介 : 肖强 ( 1970 - ) 男 , 博士 , 研究方向为植物生理生化。Tel : 15971698508; E-mail : xiaoqiang761@ tom. com ?
基金项目 : ?国家自然科学基金项目 (30770192 , 30670317 ) ; 厦门大学“新世纪优秀人才支持计划”项目 ( X07115 ) ; 湖北民族学
院博士启动基金项目
diumnitroprusside, SNP) 处理可以促进离体小麦叶
片气孔关闭 , 降低蒸腾速率 , 提高保水能力 , 减
少植物暴露于缺水胁迫下的细胞损伤 (Garcia-Mata
and Lamattina, 2001 ) ; NO 参与茉莉酸 ( jasmonic
acid, JA) 引起的蚕豆气孔关闭 (Xin 等 , 2003 )。
ABA亦可以诱导豌豆保卫细胞 NO 的迅速合成
(Neill 等 , 2002 , 2008 ) , 在拟南芥 (Desikan 等 ,
2002 ) 和 蚕豆 (Garcia-Mata and Lamattina, 2002 )
中也发现了同样的现象。但在拟南芥悬浮培养物
中 , ABA 不能诱导 NO 的合成 (Tun 等 , 2001) , 表
明 ABA 诱导的 NO 合成具有组织特异性。
红树林为自然分布于热带和亚热带海岸潮间
带的木本植物。通常生长在港湾河口地区的淤泥
质滩涂上 , 是海滩上特有的森林类型。红树林生
态系统处于海洋与陆地的动态交界面 , 周期性遭
受海水浸淹的潮间带环境 , 使其在结构和功能上
具有既不同于陆地生态系统也不同于海洋生态系
统的特性 , 作为独特的海陆边缘生态系统在自然
生态平衡中起着特殊的作用。在对红树植物气孔
的研究中 , 国外学者对分布在印度的木榄等 22
种真红树和 7 种伴生植物的气孔特征以及海漆等
5 种真红树植物气孔的发育进行过研究 ( Das and
Ghose, 1993) 。国内对红树林及海岸植物气孔研
究较少 , 林鹏 ( 1984) 研究了土壤盐度对桐花树
叶片形态结构影响 , 认为盐度会引起气孔数目变
化 ; 缪绅裕和王厚麟 ( 2001) 对分布在广东大亚
湾海岸带的红树林及海岸植物叶片气孔特征进行
了研究 , 结果表明 : 大部分植物仅下表皮具气
孔 ; 气孔类型有无规则、平列、环绕、横列和四
轮列型 ; 气孔指数和气孔密度在不同植物间变化
较大 , 气孔特征及其发育表现出生活于相同海岸
带的不同植物既有相似性又有多样性。红树林湿
地是一个典型的还原性环境 , 易生成大量的 NO,
因而研究 NO 对红树植物气孔的影响具有重要的
意义。但迄今为止 , 还未见有关 NO 对红树植物
气孔调控的报道。
由于红树植物的叶片具有发达的叶肉组织 ,
要观察红树植物的气孔比较困难 , 本研究旨在探
索一种用材简单、操作方便、真实性强的制片技
术 , 并在此基础上研究不同浓度、不同时间的
SNP 处理对桐花树气孔开闭的影响 , 研究 NO 在
调控气孔运动中与外源 Ca2 + 的关系 , 即 Ca2 + 在
NO介导的气孔运动中的作用 , 分析 NO 与 H2 O2
在调节气孔运动过程中的关系 , 为深入了解 NO
对红树植物的生理作用和作用机制奠定基础。
1 材料与方法
1 .1 实验材料
成熟的桐花树 ( Aegicerascorniculatum) 果实采自福建
九龙江口龙海县浮宫镇草埔头村红树林自然保护区 , 经
消毒清洗后播种于装有厚约 10 cm的洗净砂子的塑料盆
中 , 每天浇自来水保持砂基浸没 , 自然光照下培养 , 第
一对真叶展开后每周补充一次 Hoagland营养液。幼苗长
至两对叶片时小心冲去根部砂子 , 以 Hoagland溶液水培 ,
昼夜温度分别为 24℃± 2℃和 18℃± 2℃ , 光强为 120
μmol·m- 2·s- 1 , 每日光照 12 h, 两周后取第一对嫩叶进
行相关研究。
1 .2 材料处理
研究 NO对气孔关闭过程的影响及 NO的时间效应时 ,
首先把叶片用蒸馏水洗净 , 浸没于 Mes缓冲液 (10 mmol?L
Mes?KOH , 50 mmol?L KCl , pH 6 .15) 中 , 光照处理 2 h使
气孔张开 , 然后将这些叶片随机分组 , 其中一部分转移
至用 Mes缓冲液配制置的不同浓度 SNP 溶液中 , 余下的
仍留在原缓冲液中作为对照组。在光下分别处理 0.5 h、1
h、2 h、3 h后显微镜下观察气孔开度并拍照记录。
研究 NO清除剂血红蛋白 ( Hb) 对气孔关闭过程的
影响时 , 操作同上 , 只是在用 Mes缓冲液配制的不同浓
度 SNP溶液中加入 1%的 Hb溶液处理 2 h。
研究 Ca2 + 与 NO诱导气孔关闭效应的关系时 , 操作
同上 , 只是在用 Mes缓冲液配置的不同浓度 SNP 溶液中
加入 0 .1 mmol?L 和 2 mmol?L CaCl2 溶液处理 2 h。
研究 H2 O2 对气孔关闭过程的影响时 , 操作同上 ,
只是在 Mes缓冲液中加入 0、0 .01、0.1 和 1 mmol?L H2 O2
溶液处理 2 h。
研究外源 Ca2+ 、NO 与 H2 O2 对气孔运动调节的协同
效应时 , 先在光下处理叶片使气孔张开 , 然后将这些叶
片随机分为 6 组 , 分别浸没在以下 6 种溶液中 , 继续在
光下处理 2 h后显微镜下观察气孔开度并拍照记录。
(1 ) Mes缓冲液 ;
(2 ) 含 0 .1 mmol?L SNP 的 Mes缓冲液 ;
(3 ) 含 0 .1 mmol?L H2 O2 的 Mes缓冲液 ;
(4) 含 2 mmol?L Ca2+ 、0.1 mmol?L H2 O2 的 Mes缓冲液 ;
(5) 含 0.1mmol?L SNP和 0.1 mmol?L H2 O2 的 Mes缓冲液 ;
(6) 含 2 mmol?L Ca2 + 、0 .1 mmol?L SNP和 0 .1 mmol?L
H2 O2 的 Mes缓冲液处理。
1 .3 气孔观察取材玻片制备方法
1 .3 .1 搅碎法
7612 期 肖 强等 : 外源一氧化氮供体硝普钠对红树植物桐花树气孔运动的调控效应
将桐花树叶片剪碎放入搅拌机中 , 加入少许蒸馏水
搅拌 45～60 s, 滤网过滤 , 将残留在滤网上的碎片轻轻
沾在载玻片上 , 尽量将碎片散开 , 盖上盖玻片 , 避免气
泡产生。
1 .3 .2 印迹法
1 .3 .2.1 牛皮胶印迹法 称取牛皮胶 5～ 10 g, 加水
100 ml , 置水浴锅中加热使成溶胶 , 用干净毛笔在红树
叶片下表皮均匀地轻刷一薄层牛皮溶胶 , 待胶膜干后 ,
用镊子取下凝成的薄膜 , 置于载玻片上 , 盖上盖玻片。
1 .3 .2.2 指甲油印迹法 用指甲油代替牛皮胶溶胶 ,
其余方法同上。
1 .4 气孔开度的测定
将载有气孔印迹的玻片置显微镜下用 4×40 倍观察
气孔开度的变化 , 拍照 , 照片用 SigmaScan Pro软件测定
气孔的宽度和长度 , 计算宽长比 , 以表示气孔开度。根
据 250～300 个气孔开闭度统计其平均值与标准误 (SE)
(Pei 等 , 1997; Roelfsema and Prins, 1995)。
1 .5 数据分析
数据用 SPSS软件进行方差分析 , 以 Origin软件绘制
图表。
2 结果与分析
2 .1 不同气孔取样方法的比较
图 1 显示采用搅碎法、指甲油印迹法、牛皮
胶印迹法制取玻片观察 0、0 .2、1、10、100 和
500μmol?L SNP 处理 2 h后桐花树气孔的开闭情
况。从中可见搅碎法和牛皮胶印迹法之间所得到
的气孔开度值差异不显著 , 而用指甲油法制样观
测的气孔开度则明显偏低。进一步选取 SNP 浓
度为 0 和 100μmol?L 时桐花树叶片气孔开度来评
价三种方法 , 可以明显看出用搅碎法和牛皮胶印
迹法并没有差别 , 而用指甲油印迹法观察 SNP
为 0 处理组中的气孔开度明显偏低 (图 2 ) , 其
原因在于印迹时有一部分指甲油扩散渗入到气孔
内而产生印膜 , 扩大了气孔的印迹范围 , 在压片
时 , 扩展到气孔内的印膜被压平伸展 , 导致观察
时气孔的纵横径和开张面积变小。
为进一步分析三种方法的特点 , 就制片所需时
间、最大取样面积、取样面积占叶面积的百分数、
取样定位性、压片清晰度以及气孔真实性等方面对
三种不同方法进行进一步分析比较 (表 1)。
一般说来取样面积 (撕下的叶片表皮总面积
或印迹总面积 ) 和取样定位性在研究气孔分布规
律时非常重要 (封涛和胡东 , 2008)。取样面积占
叶片面积的比值越大 , 说明撕取表皮或印迹的能
力越强 , 在压片时对观察部位的选择余地越大 ,
越有利于叶片气孔的定位观察和研究。从表 1 可
以看出: 牛皮胶印迹法、指甲油印迹法的取样能
力和定位性最好 , 基本可以达到全叶面任一部位
取样 ; 搅碎的方法取样能力和定位性能较差 , 取
样面积一般只占叶片面积的 1%～5% , 很难达到
定位取样的目的。压片的清晰程度和气孔的真实
性对观察和研究结果有重要影响。搅碎法及牛皮
胶印迹法观察气孔的真实性和清晰程度高 ; 而用
指甲油印迹法制作的切片只能反映气孔的基本轮
廓和开闭状态 , 切片的真实性和清晰程度差。
图 1 三种不同气孔取样方法下不同浓度 SNP
处理对气孔开闭的影响
Fig . 1 Effects of different SNP concentration on stomatal
aperture by three sampling methods
图 2 三种不同气孔取样方法对特定浓度 SNP 下
处理下气孔开闭的影响
Fig . 2 Effect of different sampling methods to stomatal
apertureunder specific SNP concentration
861 云 南 植 物 研 究 31 卷
表 1 不同气孔取样方法的对比分析
Table 1 Comparison of different methods of observing stoma
方法 制片所需时间( min?张 )
最大取样面积
( mm2 d)
取样面积占叶面积
的百分数 ( % ) 取样定位性 压片清晰度 气孔真实性
搅碎法 10 >～20 约为 6 ?1 ?～5 差 高 好
指甲油印迹法 4 >～6 接近叶面积 80 ?～100 好 低 差
牛皮胶印迹法 8 +～10 接近叶面积 80 ?～100 好 高 较好
综上所述 , 我们可以把搅碎法与印迹法的优
劣归纳如下 :
1、搅碎法虽然能够较真实地反映气孔的真
实大小 , 但是其取样能力和定位性能差 , 观察到
的气孔都是随机的 , 很难达到定位取样的目的。
而且搅碎法比较适用于幼嫩叶片 , 对于红树植物
这种具有革质且有比较发达叶肉组织的叶片 , 要
用搅碎法得到单层细胞比较困难。
2、牛皮胶印膜韧性较大 , 针挑、镊夹及封
片时均不易破碎 ; 风干后的薄膜均匀平整 , 镜检
时十分清晰 , 但如膜层太厚 , 则封片较困难 ; 此
外 , 牛皮胶印迹所用胶液成本低 , 配制简便 , 成
膜快慢适中 , 且由于是水溶液 , 所以不致伤害植
物组织 , 可在同一组织的表面作连续印膜取样。
但是其膜风干所需的时间较长。
3、指甲油印迹法 , 由于在印迹时有一部分
指甲油扩散渗入到气孔内而产生印膜 , 扩大了气
孔的印迹范围 , 在压片时 , 扩展到气孔内的印膜
被压平伸展 , 导致观察时气孔的纵横径和开张面
积变小 ; 同时 , 胶膜的收缩性强 , 气孔印迹因胶
膜的收缩变形而发生相应的变形 , 使气孔的大小
和开张度发生变化 , 导致结果出现偏差。
综合比较上述三种气孔取样方法 , 我们认为
牛皮胶印迹法是观察桐花树叶片气孔开度变化的
最佳方法。所以 , 在下面的实验中均采用牛皮胶
印迹法观察气孔。
2 .2 NO 对桐花树叶片气孔运动的影响
从图 3中可以看出 , 在一定浓度范围 (0～1 000
μmol?L) 内 , NO可诱导气孔快速关闭 , 且具有明
显的浓度和时间效应 , 随浓度升高、时间延长 ,
其诱导气孔关闭的作用越明显。加入 SNP 2 h后 ,
SNP 浓度为 0 .2、1、10、100、500 和 1 000μmol?L
的叶片气孔开度分别较加入 SNP 0.5 h 时下降
3.7%、 22 .2%、 33.7%、 30 .0%、 28 .9% 和
32 .1% , 较加入 SNP 1 h 时下降 1 .3%、10 .3%、
25 .0%、24 .3%、13 .1% 和 21 .0% , 说明 NO 对
气孔的影响具有时间累积的效应。
从图 3 还可以看出 , 加入 SNP 的前两个小
时 , 对照组的气孔开度并没有发生显著的变化 , 我
们可以推测出在这段时间内加入 SNP后气孔开度的
变化是 SNP 发挥作用的结果 , 而加入 SNP 3 h以后 ,
对照组的气孔开度发生了明显的变化 , 并且 SNP 的
浓度效应并不显著 , 表明光照、温度等其它环境
因素对桐花树气孔开度的变化也产生了影响。
综上所述 , 我们可以推测出加入 SNP 后 2 h
是观测 NO 对气孔运动影响的最佳时间。其中
SNP 浓度为 0 .2、1、10、100、500 和 1 000μmol?
L 处理的气孔开度分别较对照组下降 4 .5%、
34 .9%、49 .5%、57 .9%、59 .9%和 65.8%。
图 3 不同浓度 NO 对桐花树叶片气孔关闭的诱导
Fig . 3 Stomatal closure induced by different concentration
of NO in A. corniculatum leaves
2.3 NO 清除剂 Hb 对桐花树叶片气孔运动的影响
从图 4 中可以看出 , 在 MES 缓冲液中同时
加入不同浓度的 SNP 及 1%血红蛋白 (Hb) 处理
2 h后 , 几乎能够完全抵消 NO 诱导气孔关闭效
应 ; 同时加入 NO 和 Hb后 , 桐花树气孔能够基
本恢复到对照水平 , 进一步说明 NO 具有诱导气
孔关闭的作用。
9612 期 肖 强等 : 外源一氧化氮供体硝普钠对红树植物桐花树气孔运动的调控效应
图 4 NO 及 Hb 对桐花树气孔关闭的诱导
Fig . 4 Stomatal closure induced by NO and Hb
图 5 Ca2+ 对 NO诱导气孔关闭的影响
Fig . 5 Effect of Ca2+ on stomatal closure induced by NO
2 .4 Ca2 + 对 NO 诱导气孔关闭的影响
已有报道指出 Ca2 + 在 NO 调控气孔运动中发
挥重要作用 , Ca2 + 可能是 NO 信号途径的主要成
员 (Garcia-Mata 等 , 2003 )。图 5 显示在无外源
Ca2 + 的缓冲液中 , NO 具有诱导气孔关闭效应 ,
在含有 0 .1 mmol?L Ca2 + 的缓冲液中 , NO 诱导气
孔关闭效应略为加强 ; 当 Ca2 + 浓 度增加到 2
mmol?L 时 , 气孔开度更加减小 , 表明一定浓度
Ca2 + 可以增强 NO 诱导气孔关闭效应。
2 .5 H2 O2 对气孔运动的影响
图 6 显示 H2 O2 能够诱导气孔关闭 , 在这一
过程中 , H2 O2 的作用表现出明显的浓度剂量效
应 , 在 0～1 000μmol?L 浓度范围内 , 随浓度的升
高对气孔关闭诱导效应增强。
2 .6 Ca2 + 、NO 和 H2 O2 对气孔运动的协同作用
图 6 H2 O2 对气孔运动的影响
Fig . 6 Effect of H2 O2 on stomatal aperture
有报道指出 , 在 ABA 诱导气孔关闭过程中 ,
保卫细胞的 H2 O2 含量上升 ( 苗雨晨等 , 2000;
Neill 等 , 2008) , H2 O2 可能是通过抑制保卫细胞
质膜的 K + 通道 , 减少 K + 进入保卫细胞 , 或者
加强 K + 流出保卫细胞来促进气孔关闭 ( 安国勇
等 , 2000) 。研究还发现 H2 O2 能引起保卫细胞中
游离 Ca2 + 增加 , 而且 EGTA 能消除 H2 O2 对气孔
开放的抑制作用 , 这些暗示 Ca2 + 可能也参与
H2 O2 促进气孔关闭的过程 (安国勇等 , 2000 )。
为了进一步了解 Ca2 + 、NO 和 H2 O2 对气孔
运动的协同作用 , 对桐花树叶片作组合处理 , 如
图 7 所示 , 100μmol?L H2 O2 处理显著诱导了桐花
树气孔关闭 , 100μmol?L SNP 处理也可以显著诱
导气孔关闭 , 当两者共同作用于桐花树叶片时 ,
其诱导气孔关闭效应进一步增强。外加 2 mmol?L
CaCl2 时 , 可以增强 100μmol?L H2 O2 处理诱导的
气孔关闭 ; 同样 , 外加 2 mmol?L CaCl2 也可以增
强 100μmol?L SNP 处理诱导的气孔关闭效应 ; 2
mmol?L CaCl2 、100μmol?L H2 O2 和 100μmol?L SNP
联合作用时 , 气孔开度抑制效应达到最大。这些
结果暗示 , 在对桐花树叶片气孔运动调控中 ,
NO作用和 H2 O2 以及 Ca2 + 之间存在复杂联系。
3 讨论
气孔是蒸腾过程中水份从体内排到体外的主
要通路 , 也是光合作用和呼吸作用与外界气体交
换的门户 , 影响着蒸腾、光合、呼吸等一系列生
理过程。气孔运动与各种环境因素有关 , 如光照、
071 云 南 植 物 研 究 31 卷
图 7 不同处理对气孔开闭的影响
Fig . 7 Effect of different treatment on stomatal aperture
(1 : 2 mmol?L CaCl2 ; 2 : 100μmol?L H2 O2 ; 3 : 100μmol?L SNP ; 4 : 100
μmol?L H2 O2 + 100 μmol?L SNP ; 5 : 2 mmol?L CaCl2 + 100 μmol?L
H2 O2 ; 6 : 2 mmol?L CaCl2 + 100μmol?L SNP; 7 : 2 mmol?L CaCl2 + 100
μmol?L H2 O2 + 100μmol?L SNP )
水势、CO2 浓度等 , 也与细胞内的离子、pH、激
素、细胞信号传递等代谢调控有关。植物通过多
种适应机制来避免渗透胁迫造成的伤害 , 一些小
分子信号物质在这些过程中起着关键的调节作
用。本研究表明 , NO 能够诱导桐花树气孔的快
速关闭 , 在这一过程中 , NO 的作用表现出明显
的时间效应与浓度剂量效应 ; 与此同时 , NO 诱
导的气孔关闭与一定浓度 Ca2 + 的参与有密切关
系 , 其可能的机理是 NO 诱导了胞外 Ca2 + 内流或
者胞内钙库中 Ca2 + 的释放 ; NO 与另一气孔运动
调节分子 H2 O2 存在明显的协同效应 , 可以进一
步促进气孔关闭。
Schroeder and Hagiwara (1989) 采用膜片钳技
术研究了大豆保卫细胞气孔运动 , 证实 Ca2 + 浓
度上升促进气孔关闭而抑制其张开 , 其机制在于
胞质中 Ca2 + 浓度升高时 , K + 内流通道受阻 , K+
的内流也随之受阻 , 导致胞质中 K+ 浓度不能升
高 , 从而抑制气孔张开。进一步研究表明 , 胞质
Ca
2 + 浓度的瞬时变化引起保卫细胞质膜的膜电位
改变 , 而膜上的 K + 通道是电压门控的 , 外向
K + 通道打开 , 胞内 K + 外流 , 引起气孔关闭。
Vandelle等 ( 2006 ) 证实 : 在 grapevine 细胞中 ,
激发子 BcPG1 激活 Ca2 + 从质外体内流 , 引起胞
内自由钙浓度上升 , 通过蛋白激酶途径促进 NO
产生 , 而 NO 通过激活胞内钙库释放 Ca2 + 以及调
节钙通过质膜外流来维持胞内钙平衡。进一步研
究表明 , NO 引起的胞内钙释放受到蛋白磷酸化
的调控 ( Sokolovski 等 , 2005 )。在本研究中 , 无
外源 Ca2 + 的缓冲液中 NO 仍可明显诱导气孔关
闭 , 暗示可能此时胞内钙库中 Ca2 + 释放到细胞
质中促使胞质中 Ca2 + 浓度升高从而诱导气孔的
关闭 ; 在含有 0 .1 mmol?L Ca2 + 的缓冲液中 , NO
对气孔的抑制作用并没有显著地增强 , 推测是由
于 NO 通过调节胞内钙平衡维持气孔开闭状态 ;
而当 Ca2 + 浓度增加到 2 mmol?L 时 , 气孔开度明
显减小 , 说明一定浓度的外源 Ca2 + 对 NO 诱导气
孔关闭具有较强的促进作用。
在植物中 , NO 和 H2 O2 的相互作用已得到证
实 (Neill 等 , 2002; Desikan等 , 2002)。Delledonne
等 (1998) 揭示在蚕豆悬浮细胞中诱导细胞过敏
反应 (hypersensitive response, HR) 需要 NO 和 ROS
两者之间达到某种平衡。Lum等 (2002) 发现绿
豆保卫细胞中 H2 O2 作为上游信号 , 可以诱导 NO
产生 , 进一步研究证实 ABA 诱导的 NO 产生是经
由 Ca2 + 介导的。Bright等 (2006) 研究也表明: 在
拟南芥中 , ABA 诱导的 NO 合成和气孔关闭是依
赖于 H2 O2 合成的。进一步研究证实 : 在调控气孔
运动上 H2 O2 和 NO 之间存在互为因果的关系 ,
H2 O2 可通过促进 NO 的形成进而诱导气孔关闭 ,
同时 , 一定浓度的 NO 又可引起 H2 O2 水平提高
(刘新等 , 2003; Neill 等 , 2008)。
在我们的研究中 , NO与 H2 O2 之间存在明显
的协同效应 , 可以进一步促进气孔关闭 , 而一定
浓度 Ca2 + 的参与也和 NO 诱导的气孔关闭存在密
切联系。Murata等 (2001 ) 和 Desikan 等 ( 2002)
的研究结果表明 : 在 ABA 信号转导途径中 , NO
的作用位置可能位于 H2 O2 的上游 , 磷酸酶和
Ca2 + 也参与了这一信号转导过程。但也有研究证
实 , 在 ABA 诱导气孔关闭过程中 , H2 O2 可能在
NO的上游起作用并受 NO 的负反馈调节 ( 吕东
等 , 2005) ; 由此可见 , 各种信号分子在气孔保
卫细胞信号转导中存在广泛联系 , H2 O2 和 NO 的
信号交叉以及气孔运动过程中 NO 和 Ca2 + 的信号
交叉也存在于红树植物。
1712 期 肖 强等 : 外源一氧化氮供体硝普钠对红树植物桐花树气孔运动的调控效应
4 小结
1、探索了一种用材简单、操作方便、真实
性强的观察红树植物桐花树叶片气孔的制片技
术 , 证明在搅碎法、指甲油印迹法、牛皮胶印迹
法三种观察气孔方法中 , 牛皮胶印迹法是观察气
孔开度变化的最佳方法。
2、基于上述技术对桐花树气孔运动的研究
表明 : NO 能够诱导桐花树气孔的快速关闭 , 并
且 NO 的作用表现出明显的时间效应与浓度效
应 ; NO 诱导的气孔关闭与一定浓度 Ca2 + 的参与
有密切关系 ; 进一步 , NO与 H2 O2 之间也存在明
显的协同效应 , 可以促进气孔关闭。
〔参 考 文 献〕
林鹏 4, 1984 . 红树林 [M ] . 北京 : 海洋出版社 , 26—34
An G 5Y (安国勇 ) , Song CP (宋纯鹏 ) , ZhangX (张骁 ) et al. , 2000 .
Effect of peroxidegeneration on stomatal movement and K + channel
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