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气孔是植物与外界环境进行气体交换的门户,其开闭调控着光合作用和蒸腾作用,在植物生命活动中起重要的调节作用。气孔保卫细胞对多种刺激作出反应,接受刺激后可快速改变离子的运输,保卫细胞体积随之发生变化。保卫细胞已成为研究植物细胞接受刺激并作出反应的模式系统,保卫细胞内的信号转导过程与气孔运动密切相关。当保卫细胞受到外部刺激时,可通过细胞质膜上的某些信号分子激活质膜质子泵,促进H+外流,造成细胞质膜超极化,引发一系列信号转导过程,使细胞内相应的离子浓度发生变化,进而导致气孔运动。保卫细胞质膜质子泵在气孔运动过程中发挥重要的调控作用,这一作用有可能是通过促进细胞内钙离子浓度升高和钙信号的产生实现的。为了进一步探索细胞质膜质子泵诱导气孔开放过程中的信号转导机制,本文以拟南芥叶片表皮条为材料,采用表皮条生物分析法,通过药理学实验,结合使用信号转导组分突变体研究了壳梭孢菌素调节气孔运动可能的信号转导机制。运用水母发光蛋白测钙技术,研究了质膜质子泵活性调节剂对保卫细胞内钙离子浓度的影响。结果表明,壳梭孢菌素激活质膜质子泵,促进H+外流,细胞质膜超极化激活了质膜上对尼群地平敏感的钙通道;同时质膜上的K+通道被激活,最终导致气孔开放。水母发光蛋白测钙结果证明了壳梭孢菌素诱导气孔开放过程中,胞内钙离子浓度显著升高。细胞外CaM具有极为广泛的生物学功能,其活性的调节也与诸多因素有关。胞外CaM诱导的胞内游离Ca2+浓度的升高可能是其调节细胞生长发育的主要方式。在CaM信号转导机制中,CaM激活质膜钙通道,诱导胞外Ca2+内流,导致气孔关闭已得到证实。本文以NADPH氧化酶缺失突变体rhd-2进行表皮条分析和水母发光蛋白测钙实验,结果显示,NADPH氧化酶催化的活性氧ROS（reactive oxygen species）可能参与了CaM诱导的气孔关闭。利用外向整流型钾离子通道基因的缺失突变体GORK进行的生理实验结果表明,质膜上和GORK突变体相关的通道蛋白(Kout+通道蛋白)很可能参与了CaM的信号转导,本实验结果进一步丰富了CaM信号通路的组成。