第9期--蓝光诱导的H+和Ca2+流与植物的向光性

蓝光诱导黄化野生型和向光素突变体拟南芥幼苗的H⁺和Ca²⁺流

图注：蓝光处理后胚轴和子叶的H+、Ca2+流和pH变化（正值为内流）

 

蓝光是控制植物生长和形态发育的重要因子，引起植物子叶扩展，抑制胚轴伸长，这些反应发生的同时或者随后伴随着膜电势和离子转运的变化。非损伤微测技术由于其非损伤性、长时间监测、动态测量和易操作的特点则能非常好地研究离子转运的问题。

使用非损伤微测技术（MIFE）研究了H⁺和Ca²⁺离子流动力学和拟南芥蓝光响应的关系：发现蓝光处理的最初10min内诱导了H⁺和Ca²⁺转运体活性的显著变化，3-5min时变化达到最大，蓝光立即诱导了野生型和phot2突变体Ca²⁺内流，而phot1和phot1/phot突变体中Ca²⁺流保持稳定，说明PHOT1调节Ca²⁺从质外体吸收进入细胞质；另外，发现光受体调节的H⁺和Ca²⁺流存在于切掉胚轴尖端的幼苗，并可能也存在于子叶中，沿着子叶弯勾到胚轴处观察到了Ca²⁺和H⁺浓度有波浪形的变化。Ca²⁺流在蓝光处理下几乎立即就出现，但是H⁺流滞后了1.5min，而在野生型中H⁺流变化很小。

在植物的向光反应的信号转导途径过程中，细胞内的[Ca²⁺]需要维持在一个较高的水平，而PHOT1调节质外体中的Ca²⁺进入细胞质。这项工作对于认识植物的向光反应的动态过程非常有意义，通过H⁺和Ca²⁺的离子动力学有助于揭开植物响应蓝光的机制。