关键词：油菜素内酯；钙离子；钙离子通道；钙离子泵；拟南芥
摘 要：【目的】明确油菜素内酯对Ca2+分布的影响,分析油菜素内酯对影响钙稳态的编码Ca2+通道和Ca2+-ATPase相关基因表达量的变化,明确油菜素内酯对钙稳态的影响。【方法】采用焦锑酸钙沉淀法对油菜素内酯(brassinosteroid,BR)处理后Ca2+的分布进行细胞化学定位;利用real-time PCR技术对调控细胞内Ca2+水平的位于细胞质膜、液泡膜和内质网上的编码Ca2+-ATPase的基因及位于细胞质膜、液泡膜和溶酶体上的编码Ca2+通道基因的表达量进行分析。【结果】在未经BR处理的拟南芥细胞中,Ca2+主要分布在细胞壁、细胞间隙和液泡中,细胞质和叶绿体中仅有少量Ca2+的分布;在1μmol.L-1BR处理3 h后,Ca2+呈聚集状分布在液泡膜和细胞质膜附近,同时细胞质和叶绿体上的Ca2+分布增多;BR处理6 h后,细胞质和叶绿体中Ca2+分布继续增加,细胞壁中Ca2+分布有所减少;BR处理9 h后,细胞质和叶绿体中Ca2+分布减少,细胞间隙和液泡中Ca2+分布有所增加,但细胞壁中Ca2+分布明显减少,说明BR具有移除细胞壁中Ca2+的作用。CNGC2和CNGC12是细胞质膜上编码Ca2+通道的基因,在1μmol.L-1BR处理3 h后,CNGC2和CNGC12的表达量均明显下降;处理6 h后,CNGC2和CNGC12的表达量有所恢复;处理9 h后,CNGC2和CNGC12的表达量明显增加。TPC1和TPC2分别是液泡和溶酶体上钙离子通道相关基因,TPC1和TPC2的表达量在1μmol.L-1BR处理3 h后也表现为明显下降,但TPC1的表达量在BR处理6 h后的表达量明显高于未用BR处理的对照,而TPC2的表达量直到BR处理9 h后才明显升高。可见,BR可阻滞细胞质中Ca2+浓度的快速上升,液泡膜上编码Ca2+通道基因的表达恢复早于细胞质膜和溶酶体上的Ca2+通道基因,说明液泡中Ca2+大量进入细胞质的时间早于胞外钙库和溶酶体等胞内细胞器。ACA8和ACA10是定位在细胞质膜上Ca2+-ATPase基因,1μmol.L-1BR处理3和6 h后,ACA8和ACA10的表达量没有明显的变化;BR处理9 h后,ACA8和ACA10的表达量明显增加;ACA4和ACA11是液泡膜上编码Ca2+-ATPase的基因,BR处理后,ACA4和ACA11的表达量变化与质膜上的ACA8和ACA10的表达变化类似。ACA2是内质网上编码Ca2+-ATPase的基因,ACA2的表达量同样在BR处理9 h后出现了表达量的最高峰。可见,BR处理9 h后,Ca2+-ATPase表达量增加,把细胞质中高浓度的Ca2+泵入细胞间隙、液泡和内质网等胞外和胞内钙库中,调控细胞质中的Ca2+稳态。【结论】BR对第二信使Ca2+具有调控作用,并可通过对钙稳态调控系统的调控传递信号。