稀土对保卫、叶肉细胞钾通道以及气孔、蒸腾作用的影响【摘要】：稀土在我国农业、工业、医疗和畜牧业等方面有着广泛的应用。稀土对生物体有特殊的生理功能和生物效应,包括促进作物增产、促进种子萌发和苗期的生长等生物效应,因此稀土微肥在我国农业上得到广泛使用。水分短缺是植物生长过程中经常遭遇的逆境之一,全球的粮食生产由于干旱而减产造成的损失是所有其它灾害造成的损失之和。气孔是植物与外界环境进行气体交换的门户,其开闭运动调控着光合作用(吸收CO_2)和蒸腾作用(排出水分)。保卫细胞和叶肉细胞质膜上的离子通道的活动与气孔运动有着密切的关系,K~+离子是保卫细胞与叶肉细胞中主要的渗透调节物质,因此探讨保卫细胞和叶肉细胞质膜上K~+通道的活动与气孔运动、蒸腾作用的关系就有重要意义。本文利用膜片钳全细胞记录模式研究了几种稀土离子对蚕豆叶片保卫细胞和叶肉细胞质膜K~+通道的作用、利用表皮生物分析等方法研究了稀土离子对气孔运动、蒸腾作用的影响,试图揭示稀土在调节植物水分散失方面具有的潜在应用价值。实验主要结果如下:稀土离子La~(3+)在细胞膜外对蚕豆保卫细胞质膜内向(K~+)_(in)通道和外向(K~+)_(out)通道电流都起抑制作用;在细胞膜内,对保卫细胞内向(K~+)_(in)通道电流起抑制作用,对保卫细胞外向(K~+)_(out)通道电流表现小浓度激活、高浓度抑制现象。细胞外的Eu~(3+)对保卫细胞质膜内向(K~+)_(in)通道和外向(K~+)_(out)通道电流都表现为小浓度激活、高浓度抑制现象:Eu~(3+)浓度2mmol/L时对质膜(K~+)_(in)电流起激活作用,浓度5mmol/L时对质膜(K~+)_(in)电流起抑制作用;Eu~(3+)浓度200μmol/L时,对质膜(K~+)_(out)电流是刺激增加的,Eu~(3+)浓度1mmol/L时,对质膜(K~+)_(out)电流是抑制减小的。可见,不同类型的K~+通道对相同离子的反应是不同的。而细胞外的Nd~(3+)在浓度5mmol/L时,对保卫细胞质膜内向(K~+)_(in)通道和外向(K~+)_(out)通道电流的大小无明显作用。La~(3+)在细胞膜外和膜内对蚕豆叶肉细胞质膜外向(K~+)_(out)通道电流都起抑制作用;细胞外的Eu~(3+)对叶肉细胞质膜外向(K~+)_(out)通道电流有轻度【关键词】：稀土保卫细胞叶肉细胞钾通道膜片钳【学位授予单位】：山西大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2005【分类号】：S311;S143.7【目录】：摘要8-10ABSTRACT10-13第一章研究背景13-42§1.1稀土农用现状及其作用机制研究进展13-15§1.1.1稀土元素简介13§1.1.2稀土与钙性质的比较13-14§1.1.3稀土农用现状及其作用机制研究14-15§1.2植物抗旱的研究现状15-21§1.2.1植物的抗旱机制16§1.2.2钙与植物抗旱性的关系16-19§1.2.3植物气孔调节与抗旱的关系19-21§1.3植物保卫细胞离子通道在气孔运动中的作用21-29§1.3.1质膜K~+通道与气孔运动22-24§1.3.2质膜Ca~(2+)通道与气孔运动24-25§1.3.3质膜阴离子通道与气孔运动25-27§1.3.4液泡膜的离子通道与气孔运动27-29§1.4论文选题依据和意义29-31参考文献31-42第二章稀土离子对保卫细胞质膜内向(K~+)_(IN)通道作用影响42-57§2.1实验部分42-43§2.1.1材料与试剂42§2.1.2分离蚕豆保卫细胞的原生质体42§2.1.3电极制作42-43§2.1.4膜片钳全细胞记录43§2.2结果与分析43-52§2.2.1保卫细胞质膜上内向钾通道((K~+)_(in))电流的鉴定43-45§2.2.2细胞膜外La~(3+)、Nd~(3+)和Eu~(3+)对保卫细胞质膜(K~+)_(in)电流影响45-51§2.2.3细胞膜内La~(3+)对保卫细胞质膜(K~+)_(in)电流影响51-52§2.3讨论52-54参考文献54-57第三章稀土离子对保卫细胞质膜外向(K~+)_(OUT)通道作用影响57-72§3.1实验部分57-58§3.1.1材料与试剂57§3.1.2分离蚕豆保卫细胞的原生质体57§3.1.3电极制作57-58§3.1.4膜片钳全细胞记录58§3.2结果与分析58-69§3.2.1保卫细胞质膜上外向钾通道((K~+)_(out))电流的鉴定58-60§3.2.2细胞膜外La~(3+)、Nd~(3+)和Eu~(3+)对保卫细胞质膜(K~+)_(out)电流影响60-67§3.2.3细胞膜内La~(3+)对保卫细胞质膜(K~+)_(out)电流影响67-69§3.3讨论69-70参考文献70-72第四章稀土离子对叶肉细胞质膜K~+通道作用影响72-82§4.1实验部分73-74§4.1.1材料与试剂73§4.1.2分离蚕豆叶肉细胞的原生质体73§...