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1、植物离子通道特征功能调节与分子生物学二「2何龙飞I刘友良'沈振国2王爱勤
2、(南京农业大学农学系，南京210095)珥广西大学农学院，南宁530004)摘要本文对植物离子通道的特征、生理功能、影响通道启闭的因素和通道分子生物学研究的新进展作了较为系统的综述。吴键词离子通道特征，生理功能，调节因索，分子生物学IonChannelCharacteristics,Functions,RegulatoryFactorsandMolecularBiologyinPlants2HELon^Fei1LIUY)u2Liang1SHENZhen2Guo2WANGAi2Qin1(De/xirt
3、ment(/Affmnofny,NanjingAgriculturalUnive)si»Nanjing2100952CollegecfAgtvnotnyrGtangxiUniwnity,Nanning530004)AbstractThispapersummarizesthecharacteristics,physiologicalfunctions,regulatoryfactorsandirolecularbiologicalcharacteristicsofionchannelsinplantcells・Keywordsbnchannel,Characteristic
4、s,Physiologicalfunction,Regulatoryfactor,M)lecularbi2ology离子通道是细胞膜上由蛋白质大分子组成的孔道，可为化学或电学方式激活或抑制,从而控制离子通过膜的顺势流动,在形成、维持跨膜离子梯度和信号传递等牛理过程屮起重要作用。自从在蚕豆保卫细胞膜上发现植物存在离子通道以來(Schroeder等，1984)，対植物细胞离子通道的认识迅速深入，已发现在植物细胞膜和内膜系统上存在K•通道、a?+通道、CT通道及苹果酸通道等多种离子通道类型，并对其特征、生理功能、调节及分子生物学等进行了一些研究。1离子转运的被动性与离子泵和逆向
5、转运体等离子运输方式相比，离子通道具有如下特征：1.1离子通道特征离子通过通道是沿跨膜浓度梯度或电位梯度扩散的顺势流动,这与利用载体蛋白进行的协助扩散运输方式相似，区别于离子泵的逆电化学势梯度主动运输。1.2离子的选择性和导度离子的选择性是指不同离子与通道孔的亲和能力。离子的选择性高低反映岀离子通过离子通道的能力差异。K：通道对卍有较高的选择性，其通透性远大于Rb+、Na*Xi+等一价阳离子，是保卫细胞屮疋释放外流的重要途径，在气孔关闭期间,每个保卫细胞三国家自然科学青年基金资助项目(编号39500088)收稿日期：1998211203接收日期:1998203225贞任编
6、辑住春茂通过总I通道的K+外流速率达0.7fiwl/s(Schiucdcr,1988)。大麦根尖液泡膜离子通道对阳离子如K+、N“、Li*等几乎没有选择性，而对阴离子则有明显通透差异:乙酸根>硝酸根>苹果酸根>氯离子(Martinoia等,1986)。外界条件影响通道的离子选择性。盐胁迫条件下，高粱根质膜离子选择性发生显著变化，盐处理后，K+和N昇通透比(Pk：Pno)1.5明显小于对照的3.5(裴真明和汤章城，1995)，即Na*通透能力增加。离子导度是离子跨膜流动的能力,为电阻的倒数，反映通过离子通道的离子多少，单位为siemens(S),1S=1AnpN1，典型离子
7、通道的导度为1-150ps(即1-150X10'12s)o离子导度是离子通道的重要特征参数之一。单Ch"通道的单位导度通常在10〜50ps之间(Pineros等,1997)。通道的单通导度为63〜66ps(Czenpinski等,1997)。离子通道导度也受离子浓度、膜电势、pH等各种因素影响。如在内外KO浓度为225mnx)l/L时，保卫细胞通道导度约为37ps，而KC1浓度下降至100miwl/L时，导度也降至15〜40psoSV通道导度在pH3.8时比pH7.8时低30%(Hedrich等,1989)。1.3通道门控特性离子通道是通过通道门快速启闭来调控离子进出的。
8、不同类型或不同状态下的离子通道门启闭比率和时间不同。液泡膜上电压门控型©2+通道的开放频率在0.05〜0.35之间。内质网上电压门控a"通道最大开放频率达0.75(Pineius等，1997)。离子通道的J3闭受很多因素影响，主要有膜电压、膨压、pH、E+和其它离子等。K+通道为典型的电压依赖通道，牒电压去极化大于-40mV,K：通道关闭(Muir等，1997)。液泡膜上SV型通道在Q2+g大于0.3卩iwl/L时开放，Q2+g下降至小于0.3口iwl/L时,FV型通道被激活开放,SV通道关闭(Qlli等,1997)。1.4离
