鸭趾草(Commelina communis L.)局部根系热击触发的长距离信号传递对气孔运动的调控

长距离信号传递是动物生命活动的基础.然而,对长距离信号传递在植物生命活动中的存在和意义的了解却十分贫乏.以模式植物鸭趾草(CommelinacommunisL.)为材料,对热击信号在根系与地上部分之间的长距离信息交流进行了研究.结果表明,在热击胁迫下,鸭趾草可以通过“根-冠”间的信号传输实现对气孔运动的调节.对局部根系(1/4或1/2根系)在40℃下热击5min,即可导致气孔导性的急剧下降.气孔导性下降的程度取决于热击温度和热击根系总量,热击温度越高、热击根系的量越大,气孔导性下降的程度也就越大.有趣的是,热击信号对气孔运动的调控是振荡式的,当气孔导性在30min内下降到最低水平后,气孔导性会迅速回升,有时甚至超过热击前的水平.经过几个周期后,气孔导性会最终稳定在一个较低的水平.给离体叶片饲喂热击后的木质部汁液可导致气孔导性下降,说明气孔运动是由正的化学信号操纵的.进一步研究表明,热击并不影响木质部汁液中脱落酸(abscisicacid,ABA)的浓度,同时也不导致叶片水势下降,说明气孔运动并不是通过ABA信号或水信号实现的.热击导致蒸腾流中H2O2水平升高,同时过氧化氢酶可部分恢复热击蒸腾流对气孔运动的抑制,这意味着H2O2有可能作为热击信号之一在气孔运动中起着部分的调节作用.由于热击和干旱常是相互伴随的两种自然胁迫,热击胁迫下气孔运动的调节对植物的生命活动应该具有积极的意义.这一新的信号传递形式及特殊的气孔振荡调控方式的发现将有助于更加深入地揭示植物系统信息传递的奥秘.