信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
原生質(zhì)體膨脹 紅光可以刺激黃化小麥葉肉細胞原生質(zhì)體體積膨脹,這種刺激作用可為隨后的遠紅光照射所逆轉(zhuǎn),說明這一反應(yīng)是在光敏素控制下進行的。紅光對原生質(zhì)體體積膨脹的刺激作用要求介質(zhì)中含有Ca。乙酰膽堿可以代替紅光在黑暗中引起原生質(zhì)體的膨脹。與紅光引起的反應(yīng)不同,乙酰膽堿不僅可以在含Ca的介質(zhì)中引起原生質(zhì)體的膨脹,而且在含Na或K的介質(zhì)中也可以引起原生質(zhì)體的膨脹。
除乙酰膽堿外,只有氨基甲酰膽堿可以刺激原生質(zhì)體的膨脹,而膽堿、丙酰膽堿和丁酰膽堿則無此作用。乙酰膽堿酯酶的抑制劑毒扁豆堿可以增加原生質(zhì)體對乙酰膽堿的敏感性。據(jù)此可以認(rèn)為乙酰膽堿能特異地刺激黃化小麥葉肉原生質(zhì)體膨脹
乙酰膽堿誘導(dǎo)原生質(zhì)體膨脹過程中是否涉及乙酰膽堿受體的參與可用乙酰膽堿受體的激活劑和抑制劑來確定。乙酰膽堿N型受體的激活劑煙堿在含Na或K的介質(zhì)中可以直接刺激原生質(zhì)體膨脹,而在含Ca的介質(zhì)中,煙堿沒有作用。與以上結(jié)果不同,M型受體的激活劑毒蕈堿可以在含Ca的介質(zhì)中刺激原生質(zhì)體膨脹,而在含Na或K的介質(zhì)中沒有作用。采用乙酰膽堿受體抑制劑的研究也得出同樣的結(jié)論。M型受體的抑制劑阿托品在含Na或K的介質(zhì)中對乙酰膽堿刺激的原生質(zhì)體膨脹沒有作用,但在含Ca介質(zhì)中則可以抑制乙酰膽堿誘導(dǎo)的原生質(zhì)體膨脹。N型受體抑制劑管箭毒在含Ca介質(zhì)中對乙酰膽堿刺激的原生質(zhì)體膨脹沒有作用,但在含Na或K的介質(zhì)中則有抑制作用。熒光定位技術(shù)證明N型乙酰膽堿受體主要分布在原生質(zhì)體表面。 在乙酰膽堿誘導(dǎo)的原生質(zhì)體膨脹過程中,乙酰膽堿為受體接受后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可能涉及到Ca和CaM,因為Ca通道抑制劑硝苯地平(nifedipine, NIF)和La可以完全抑制乙酰膽堿誘導(dǎo)的原生質(zhì)體在含Ca介質(zhì)中的膨脹。同樣,鈣調(diào)素的抑制劑和G蛋白的抑制劑也有這樣的作用,而這些化合物在含Na或K的介質(zhì)中則沒有作用。
幼葉展開 生長于黑暗中8 d的小麥幼苗,其初生葉的展開受控于光敏色素系統(tǒng)。如果介質(zhì)中含有Ca,乙酰膽堿在暗中可以刺激離體葉切段中幼葉的展開。在沒有Ca而有Na的介質(zhì)中乙酰膽堿也可以刺激黃化小麥初生葉片的展開。在乙酰膽堿的各種衍生物中只有氨基甲酰乙酰膽堿可以刺激黃化小麥初生葉片的展開。乙酰膽堿受體的拮抗劑,阿托品和D-管箭毒可以分別抵消乙酰膽堿在含Ca和Na介質(zhì)中誘導(dǎo)葉片的展開。乙酰膽堿受體的激活劑,毒蕈堿和煙堿可以分別在Ca和Na的介質(zhì)中刺激原生質(zhì)體的膨脹。乙酰膽堿誘導(dǎo)的Ca依賴的葉片開展可為Ca通道抑制劑硝苯地平和鈣調(diào)素抑制劑3-氟-甲基吩噻嗪(trifluoperazine, TFP)所減弱,其中只有鈣調(diào)素抑制劑TFP可以抑制乙酰膽堿誘導(dǎo)的在含Na介質(zhì)中黃化小麥初生葉片的展開。 根據(jù)以上結(jié)果可以初步認(rèn)為,在植物中乙酰膽堿可能以一種類似于在動物中的機制發(fā)揮作用。乙酰膽堿首先與M型和N型乙酰膽堿受體結(jié)合。與在動物細胞中一樣,M型乙酰膽堿受體可能與磷酸肌醇代謝途徑有關(guān),在此途徑中,G蛋白,Ca通道和鈣調(diào)素等相繼被激活,最后發(fā)生生理反應(yīng)。N型受體是非磷酸肌醇依賴的,它直接控制膜對離子的通透性。這兩條途徑可以相互獨立地引起原生質(zhì)體的膨脹或葉片的張開。