ABA诱导气孔关闭的机理
【植物生物学论文】气孔调节机制与ABA在气孔调节中的作用
中国农业大学课程论文（2011-2012学年春季学期）论文题目：气孔调节机制与ABA 在气孔调节中的作用课程名称：植物生物学任课教师： 刘朝晖 李连芳班 级： 生物111班学 号： *********** 名： ***气孔调节机制与ABA在气孔调节中的作用班级：生物111班姓名：杨明轩学号：1102040128摘要：气孔运动控制调节绿色植物的蒸腾和光合两个基本过程，是植物生命运动的重要组成部分。
组成气孔的保卫细胞通过改变自身体积来调控气孔的开启和关闭，使叶片能够与外界气体交换，包括水蒸气和氧的释放、二氧化碳的进入。
通过资料查阅，得知ABA在气孔调节中具有非常重要的作用。
本文综述了气孔器的调节机制和ABA在气孔器调节中的作用。
关键字：气孔器，ABA，调节，信号转导。
一、气孔器的调节机制1.1 气孔器调节机制气孔对蒸腾起着重要的调节作用。
通过查阅资料显示，气孔运动的调控涉及许多内部和外部的调控因素。
许多外部因子可参与气孔运动的调节，即凡影响保卫细胞膨压状态的因素都会影响气孔运动。
而目前气孔器开闭机制大体分为以下三类假说：【1】光合作用假说光合作用假说是研究早期对气孔运动的一个解释。
该假说认为，光(红光、蓝光)引起气孔张开。
保卫细胞中含有叶绿体，而表皮细胞中没有，这使有些人提出：保卫细胞内进行的光合作用直接与气孔运动有关，光合作用产物是保卫细胞渗透调节的物质基础。
现在普遍接受的观点是保卫细胞中含有同化C0的酶，2估计气孔张开所需溶质的25%～45％来自光合碳还原途径。
【2】淀粉一糖转化假说淀粉一糖转化学说是早期经典假说。
假说认为：气孔运动是由保卫细胞中糖和淀粉间的相互转化引起渗透势的改变而造成的。
保卫细胞叶绿体中有明显的淀粉大颗粒，气孔张开时淀粉含量下降，气孔关闭时淀粉含量上升。
保卫细胞在光，使胞质pH增高到7，淀粉磷酸化酶催化正向反应，下进行光合作用，消耗CO2水解淀粉为葡萄糖一1一磷酸，使保卫细胞内葡萄糖浓度提高，引起渗透势下降，水势降低，从周围细胞吸取水分，保卫细胞膨胀，气孔张开。
ATHK1参与ABA诱导气孔关闭的信号转导过程
ATHK1参与ABA诱导气孔关闭的信号转导过程ATHK1参与ABA诱导气孔关闭的信号转导过程摘要：气孔的开闭调节是植物对环境适应的重要过程。
植物激素脱落酸（ABA）参与了植物的逆境响应，其中通过调节气孔的关闭，帮助植物在干旱、高温等胁迫条件下降低非生理蒸腾损失。
本文探讨了底物蛋白激酶ATHK1在ABA诱导气孔关闭过程中的信号转导机制。
1. 引言气孔是植物蒸腾作用的关键部位，它的开闭状态调节能够影响植物的水分利用效率和逆境抗性。
植物激素ABA作为胁迫响应的重要调节因子，在气孔关闭过程中发挥重要作用。
研究表明，底物蛋白激酶ATHK1参与了ABA诱导气孔关闭的信号转导过程。
2. ABA与气孔关闭ABA是一种脱落酸植物激素，能够在植物逆境胁迫时调节多个生理过程，包括气孔的开闭。
ABA的信号转导通路中，蛋白激酶起到了关键作用。
蛋白激酶可以通过磷酸化底物蛋白来传递信号，并进一步调节细胞内的生理反应。
其中，底物蛋白激酶ATHK1在ABA诱导气孔关闭中被发现具有重要功能。
3. ATHK1介导的信号转导过程研究发现，ABA能够激活ATHK1并诱导其磷酸化活性增加。
活化的ATHK1会磷酸化一个关键底物蛋白SLAC1，在气孔闭合过程中起到关键调节作用。
SLAC1的磷酸化促进其与激活剂蛋白SLAH3结合，形成复合物。
该复合物能够调控气孔的开闭状态，并进一步调节水分蒸腾损失。
4. 其他参与因子除了ATHK1和SLAC1/SLAH3复合物，还有其他因子参与了ABA诱导气孔关闭的信号转导过程。
例如，有研究发现植物中的蛋白激酶OST1和CPK21也能与SLAC1相互作用并调节气孔状态。
这些蛋白激酶在气孔关闭过程中与ATHK1协同作用，共同调节气孔开闭。
5. 未来展望虽然已经取得了一些关于ATHK1参与ABA诱导气孔关闭的信号转导过程的研究成果，但还有很多问题需要进一步研究。
例如，如何调控ATHK1的活化与抑制，以及与其他蛋白激酶的协同作用机制等。
研究生入学考试植物生理学植物生长物质-试卷1_真题-无答案
研究生入学考试植物生理学（植物生长物质）-试卷1(总分62,考试时间90分钟)1. 单项选择题单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
1. 脱落酸、赤霉素和类胡萝卜素都是由( )单位构成的。
A. 异戊二烯B. 氨基酸C. 不饱和脂肪酸D. 饱和脂肪酸2. 植物体内天然存在的脱落酸是( )。
A. 左旋的B. 右旋的C. 左右旋各一半D. 外消旋体3. 细胞分裂素是( )的衍生物。
A. 鸟嘌呤B. 腺嘌呤C. 胞嘧啶D. 肌醇4. CTKs合成过程中的重要中间产物，也是植物组织中其他灭然CTKs的前体的化合物是( )。
A. AMPB. 腺嘌呤C. △2-iPPD. [9R-5"P]iP5. IAA的极性运输抑制剂是( )。
A. TIBAB. A VGC. 2，4-DD. PP3336. 乙烯生物合成的前体是( )。
A. 蛋氨酸B. 半胱氨酸C. 丙酮酸D. 色氨酸7. 乙烯的直接合成前体是( )。
A. 蛋氨酸B. 半胱氨酸C. ACCD. 色氨酸8. BR最早从植物的( )中提取的。
A. 根B. 苇C. 叶D. 花粉9. 生产上应用最广泛的赤霉素是( )。
A. GA1 H．GA3B. GA4C. GA710. 水稻制种生产上用于调控花期的植物激素是( )。
A. GA1B. GA3C. IAAD. ABA11. 一些矮生型植物突变体的节间组织提取液中，最有可能含量特别低的植物激素是( )。
A. IAAB. BRC. GAlD. JA12. 能使黄瓜雄花分化多的植物激素是( )。
A. BRB. ETⅡC. GAD. ABA13. 促进种子中α-淀粉酶形成的赤霉素来源于( )。
A. 胚B. 糊粉层C. 胚乳D. 表皮14. 赤霉素促进种子中α-淀粉酶形成的靶组织是( )。
A. 胚B. 糊粉层C. 胚乳D. 表皮15. 在啤酒生产中常用的植物激素是( )。
A. IAAB. ABAC. SAD. GA2. 简答题1. 简述油菜素内酯的主要生理作用。
气孔打开关闭的原理 钾离子
气孔打开关闭的原理钾离子英文回答：The opening and closing mechanism of stomata, also known as leaf pores, is essential for plants to regulate gas exchange and water loss. Stomata are tiny openings on the surface of leaves and stems that allow for the exchange of gases such as oxygen, carbon dioxide, and water vapor.The opening and closing of stomata is primarily regulated by two factors: light and the concentration of potassium ions (K+) inside the guard cells that surround the stomatal pore. When there is sufficient light, the guard cells take up potassium ions from surrounding cells and become turgid or swollen. This causes the stomatal pore to open, allowing gases to enter or exit the leaf.Conversely, when light levels are low or when the plant is experiencing water stress, the concentration of potassium ions inside the guard cells decreases. This leadsto the loss of turgor pressure in the guard cells, causing them to become flaccid or wilted. As a result, the stomatal pore closes, reducing water loss through transpiration.In addition to light and potassium ions, other factors such as temperature, humidity, and the presence of certain hormones also influence stomatal opening and closing. For example, the hormone abscisic acid (ABA) plays a crucial role in regulating stomatal closure during water stress. ABA causes the guard cells to release potassium ions, leading to water efflux and stomatal closure.To illustrate the process, let's imagine a sunny day. As the sun shines on a plant, the light stimulates the guard cells to take up potassium ions. This causes the guard cells to become turgid and the stomatal pore to open, allowing carbon dioxide to enter the leaf for photosynthesis. At the same time, oxygen produced during photosynthesis is released through the stomata.Now, let's consider a hot and dry day. The plant senses the high temperature and low humidity, triggering aresponse to conserve water. The concentration of potassium ions inside the guard cells decreases, causing them to lose turgor pressure and become flaccid. As a result, the stomatal pore closes, minimizing water loss through transpiration.中文回答：气孔的打开和关闭机制，也被称为叶孔，对于植物调节气体交换和水分流失至关重要。
[精华]ABA诱导气孔关闭和克制气孔开放
![[精华]ABA诱导气孔关闭和克制气孔开放](https://img.taocdn.com/s3/m/a129c556bf1e650e52ea551810a6f524ccbfcb13.png)
ABA诱导气孔关闭和抑制气孔开放实验处理将10株拟南芥小苗放进搅拌器中，加入20ml温育缓冲液后全速搅拌3次，每次30S，待拟南芥叶片被打碎至合适大小时，用尼龙膜过滤混合液，将留在膜上的叶表皮片段用温育缓冲液冲洗两次后温育在含有20ml缓冲液的培养皿中，对将诱导气孔关闭的材料置室温、光照下进行前处理2h，使气孔张开。
然后过滤，把叶表皮片段放在含有10ml不同浓度ABA的MES缓冲液中，置20℃（用鱼缸中的水及冰块维持温度）、光照下培养3 h，用泵给温育液中不断通入正常的空气。
温育3h后，过滤叶表皮片段，将其放在载玻片上，加相同温育液后盖上盖玻片，用显微照相系统测定气孔孔径的大小。
每个处理随机选取不同视野共测定30个孔径，所有实验重复3次。
脱落酸（abscisic acid,ABA）是由P.F.Wareing和F.T.Addicott于1967年命名的。
ABA是异戊二烯为基本单位的倍半萜羧酸，也是一种重要的植物激素,受到生物胁迫和非生物胁迫的调控,在植物对胁迫耐受性和抗性中发挥着重要作用。
在胁迫条件下,ABA调控了气孔关闭和基因表达。
在拟南芥、豌豆等植物的保卫细胞中ABA能够诱导H2O2和NO的产生,在胁迫条件下,二者作为信号分子调控了促进气孔的关闭的生理过程。
在干旱条件下,植物体内的ABA含量增高,ABA 促进了开放的气孔关闭和抑制了关闭的气孔开放,最终结果是关闭气孔,从而降低了植物水分的蒸发。
ABA调控气孔开度的模式为:①ABA与其保卫细胞上受体相结合;②ABA调控了保卫细胞细胞质中Ca2+浓度的增加;③胞质中Ca2+浓度的增加抑制了质膜上的H+泵;抑制了控制K+内流的通道;激活了控制Cl－外流的通道,最终导致质膜的去极性化;④质膜的去极性化激活了控制外流的通道,进一步抑制了控制K+内流的通道;⑤ABA引起了胞质中pH的升高;⑥胞质中pH的升高激活了控制K+外流的通道,抑制了质膜上的H+泵;⑦K+和Cl－由液泡进入胞质中。
生理大题全
第十一章2.抗旱植物有何发育和形态特征？（1）发达的根系：如根深，可吸收土壤深层的水分，在干旱时保证充足的水分供应。
（2）叶片的细胞体积小，可减少失水时细胞收缩产生的机械伤害。
（3）抗旱作物的维管束发达，叶脉致密，单位面积气孔数目多，这不仅加强蒸腾作用和水分传导，而且有利于根系的吸水。
有的作物品种在干旱时叶片卷成筒状，以减少蒸腾损失。
3.冷害过程中植物体内的生理生化变化有什么特点?1)生化反应失调：水解酶类活性高，物质分解快；代谢受膜透性降低的影响，降低生长速率；也受氧化磷酸化解偶联影响，低温下ATP含量减少影响植物体内需能反应。
2)呼吸代谢失调：呼吸速率开始上升后下降；物质消耗过快，形成乙醛和乙醇等有毒物质；低温导致氧化磷酸化解偶联，ATP含量减少。
3)光合作用受阻：低温下叶绿素合成受阻，植株失绿，光合下降；光合碳循环的许多酶类受温度影响，低温也限制了光反应。
低温伴阴雨，使冷害加重。
4)原生质流动受阻：与ATP减少、原生质黏性增加有一定关系。
5)吸收机能减弱：限制植物体内矿质元素的吸收与分配，破坏水分平衡，导致萎黏甚至干枯。
论述题1.生物膜结构成分与抗寒性有何关系？2.植物抗旱的生理基础有哪些？如何提高植物的抗旱性？生理基础:细胞渗透势较低，吸水及保水能力强；原生质具有较高的亲水性、黏性和弹性，黏性增大可提高细胞保水能力，弹性增大可防止细胞失水时的机械损伤；缺水时合成反应仍占优势，而水解酶类活性变化不大，减少生物大分子的分解，使原生质稳定，生命活动正常。
脯氨酸、甜菜碱等物质积累既可降低渗透势，又可保护膜系统。
途径：（1）抗旱锻炼：将植物处于一种致死量一下的干旱条件中，让植物经受干旱磨炼，可提高其对干旱的适应能力。
例如：蹲苗、搁苗、饿苗、双芽法。
通过这些措施处理后，植株根系发达，保水能力强，叶绿素含量高，干物质积累多，抗逆能力强。
（2）化学诱导：用化学试剂处理种子或植株，可产生诱导作用，提高植物抗旱性。
依赖aba途径调节气孔运动
依赖aba途径调节气孔运动
在植物生理学中，"aba" 是脱落酸（Abscisic Acid）的缩写，它是一种植物激素，对植物生长发育和应激响应起到重要的调控作用。
气孔运动是指植物叶表皮上的气孔开合过程，这一过程对植物的气体交换和水分调节至关重要。
下面是依赖ABA 调节气孔运动的主要过程：
1. 水分胁迫响应：当植物受到外界水分胁迫的刺激时，例如土壤干旱或空气干燥，植物体内会产生更多的脱落酸（ABA）。
2. ABA感知和信号传导：植物细胞中存在感知ABA 的受体，一旦感知到高浓度的ABA，就会引发一系列信号传导通路。
3. K+和Cl-离子的调控：ABA 通过调节离子通道的活性，特别是K+（钾）和Cl-（氯）通道，影响细胞内外的离子浓度。
4. 气孔运动：ABA 的信号传导最终影响到植物叶片中的气孔。
ABA 通过调节气孔周围的配子细胞和保护细胞的膨压状态，以及对气孔孔口的影响，调节气孔的开合状态。
5. 水分保持：ABA 调控气孔的开合状态，减缓水分的蒸腾流失，有助于植物在干旱或水分胁迫条件下减少水分损失，提高水分利用效率。
这个过程有助于植物在面临水分胁迫时保持水分平衡，提高植物的抗旱能力。
同时，通过ABA 调控气孔运动，植物还能够在适当的条件下实现气体交换，维持正常的生长和新陈代谢。
ABA 在植物的生长发育、应激响应等方面的作用，使其成为植物生理学中一个非常重要的调节因子。
简述气孔开闭的机理
简述气孔开闭的机理
气孔是植物表皮上的微小孔道，它们通过控制自己的开闭程度来调节植物的水分和气体交换。
气孔的开闭机理涉及到许多生理和分子水平的过程。
首先，植物细胞在气孔周围形成了一个特殊的细胞类型，称为两侧细胞。
这些细胞负责控制气孔的开闭，通过它们之间的变形实现气孔的收缩和扩张。
其次，气孔开闭还受到植物激素的控制，例如脱落酸（ABA）和赤霉素。
ABA是一种植物压力激素，能够促进气孔关闭，从而减少水分流失。
赤霉素则可以反过来促进气孔开放，使植物能够更有效地进行光合作用。
此外，气孔开闭还受到环境因素的影响，如温度、光强度和湿度等。
高温和干燥环境通常会促进气孔关闭，以减少水分流失。
相反，低温和湿度适宜的环境则有利于气孔的开放，以促进光合作用。
总之，气孔的开闭机理是一个复杂的生理过程，涉及到许多生物化学和环境因素。
了解这些机理可以帮助我们更好地理解植物的生长和发展，以及植物如何适应不同的环境条件。
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ABA诱导气孔关闭的机理
2014314645 种子科学与工程张雨宸水分胁迫诱导叶片合成和积累A BA ( 脱落酸A A ) , A B A通过质膜上高亲和力的特异的
A B A结合蛋白而调节保卫细胞的H+/K+ 交换过程，进而影响气孔的开关酚酸能够拮抗A B A的作用。
本文摘引并综合了某些假说, 试图阐明A B A 诱导气孔关闭的机理。
这些假说都
提出了各自的证据。
尽管这些证据是有限的和不充分的, 但是它们毕竟把这一研究推进了一步。
气孔在调节高等植物气体交换和经济用水方面起着极为重要的作用。
正如Raschke ( 1 9 7 6) 所说的那样: “气孔被赋于既提供食物又防止干渴的任务。
”因此关于气孔运动及其调控机理的研究, 日益引起人们的关注。
水分胁迫诱导A B A 的积累。
早就有人发现, 在水分胁迫的叶片中有A B A 的积累。
例
如萎蔫时菜亘叶片中A B A 含量在10 分钟内可增加1 . 5 倍, 萎蔫叶片A B A 含量比刘一照
高达10 倍之多。
W r i g h t 和N i r o n ( 1 9 6 9) 发现, 小麦叶片A B A 的合成作用随着水分胁迫的加剧而明显加快。
Zabadal发现Ambrbsia artemisifalia叶片水势达到-10~-12帕时，ABA含量迅速增加。
Bcardsell报导完整的离体的玉米叶片里，ABA积累的临界水势为-8~-10帕。
在菜豆的叶片里，当水势为-7~-9帕时，ABA含量急剧增加。
A B A 的积累会导致气孔关闭。
四季豆、玉米、玫瑰等叶片A B A 达到正常含量的2倍时,气孔即开始关闭。
用10μm的ABA处理洋葱表皮可以引起气孔关闭, 移去A B A 后气孔又重新开放, 这就说明气孔对AB
A 的反应是快速的和可逆的。
据此可将离体叶片表皮上的气孔对A
B A 的反应作为A B A
生物测定的一种方法。
当叶片以正常的速率变于时, A B A的积累先于气孔的关闭, 这就意指水分胁迫引起气孔
的关闭是由A B A 所调节的。
当水分胁迫发展迅速时, 例如将离体叶片置于温暖环境中进行空气干燥时, 气孔的关闭则先于A B A 的积累, 其原因在于此种情况下, 水分可以直接从保
卫细胞散失掉, 结果使膨压降低,气孔关闭。
A B A 的作用方式与机理。
A B A 以何种方式影响气孔的关闭呢? 假定在水分协迫的缓慢发展过程中, A B A 确实是气孔关闭的信使的话( 因为在这种清况下, 保卫细胞失水缓慢, 不是以引起气孔关闭)。
似乎至少存在着两个反馈环( L o o )P 控制着气孔的开关。
白天叶片进行光合作用, 细胞间隙和保卫细胞中C O Z 减
少时, K +进入保卫细胞, 气孔开放, 此时C O2便可以扩散到气孔内以满足光合作用的需要,
完成了第一个环; 当叶片遭受水分胁迫时, 存在于叶肉细胞中的、ABA进入保卫细胞,K+外渗, 气孔关闭, 完成了第二个环。
这两个环的相互作用是: A B A 对气孔的影响程度依赖于C O2
的浓度,C O2对气孔的影响程度受A B A 水平的制约。
一个环为光合作用提供C O2 , 另一个
环则是防止叶片过度失水。
调节气孔孔径的保卫细胞的膨压变化由K+ 、H + 、C l-的移动, 以苹果酸为主的有机阴离子的合成、代谢和移动引起来的。
据推测上述作用的调节与A B A 的作用有关。
有人报道调节保卫细胞膨压的一个重要的因素是H +/ K+的交换过程。
A B A 抑制K+进八保卫细胞, 而且抑制其他组织中K 于的吸收和H 十的释放。
F C ( 壳梭抱菌素) 能克服AB A一对气孔的影响。
此外, 其他组织的F C 也明显地克服A B A 的作用, 刺激H +/ K+的交换过程。
然而A B A 抑制H +/ K+交换问题至今尚未有足够的直接证据。
A B A 可以影响苹果酸的分布状态,iD t r i c h 和R a o h ke 发现, 在黑暗中气孔关闭期间“C 14标记的苹果酸从浮动在水上的munis表面渗漏掉。
在溶液中加1 0 μm的A B A 既可增加气孔关闭的速度,,又可提高苹果酸的渗漏量。
V A N K R L R K 等以碗豆为材料也得到类似的结果。
而且从C . C o m m u in 。
和豌豆撕下的表皮在气孔关闭期间, 苹果酸总量的绝大部分进入到培养介质中。
他们的结论是; 同K+ 一起存在的苹二果酸的释放导致膨压的降低比单独转运
苹果酸快得多。
K+进入保卫细胞的运动似乎由吸收CL-来平衡。
苹果酸存在于保卫细胞中, 而且可能是气孔正常运动所必需的。
如果将洋葱属植物用含CL-溶液处理,几次,保卫细胞的苹果酸浓度急剧下降。
此时气孔失去了它对A B A、F C 和K + 的敏感性。
S c h an bl (l0 〕提出, 气孔开放期间苹果酸作为H + / K+交换过程中H十的主要源, 气关闭期间苹果酸从保卫细胞的渗出是减少膨压的需要。
A B A 能够抑制H+/K+ 交换而促进苹果酸的外渗, 因此能抑制气孔的开放而促进关闭。
Claudja Hornberg利用豌豆保卫细胞原生质为材料证明保卫细胞的质膜上存在着高亲合力的A B A - 结合蛋白。
这种蛋白质调节着A B A 诱导的气孔关闭。
最近利用豌豆为实验材料对这种结合蛋白进行了鉴定, 发现这种结合蛋白有两种存在状态:S -A B A和R- A B A , 前者具有活性, 存在于保卫细胞质膜外侧。
漪酸如T C A、P C A 能拮抗A B A的作用, 它们可以克服A B A 促进的K + 的外流。
这种拮抗作用可能是酚酸作用于A B A 结合蛋白上以抵消A B A 的作用。
据此人们推断A B A 和酚酸与质膜上A B A 结合蛋白相互作用调节着K + 进出保卫细胞。
光敏色素是光控制气孔开放的因素之一。
光敏色素的这种作用在于它调节着苯丙氨酸解氨酶的活性, 进而调节T C A、P C A 的合成作用。
已知酚酸化合物与气孔复合物有联系并且存在于保卫细胞中。
至于A B A 与酚类化合物的作用方式及作用机理目前正在研究。