2．4質膜K通道抑制劑對沙冬青和綠豆幼根根冠細胞膜電位的影響

TEA是一種常用的K通道抑制劑，當浴液中含6 mmol／L TEA就能很快阻斷全細胞內(nèi)向K電流。本研究考察了TEA對活體植物細胞膜電位的影響(如圖5)。圖5A為對照，即未經(jīng)TEA處理，直接加入100mmol／LNaC1后膜電位變化時程圖；圖5B是加入TEA 10 min后，再加入100 mmol／L NaC1的膜電位變化時程圖。

如圖5所示，利用TEA抑制K通道以后再進行NaC1處理時，綠豆膜電位去極化雖表現(xiàn)出兩個階段，但變化不如對照中劇烈。通過計算兩種處理下膜電位去極化的斜率，我們發(fā)現(xiàn)，沙冬青和綠豆膜電位去極化第2階段的斜率都要小于直接進行NaC1處理下的(表5)，這應該是細胞內(nèi)的凈陽離子數(shù)減少所致。而造成這一現(xiàn)象的原因我們認為是內(nèi)向K通道被抑制以后，在一定程度上限制了Na跨膜進入胞內(nèi)。通過比較TEA對沙冬青和綠豆幼根伸長生長的影響，我們發(fā)現(xiàn)TEA與NaC1共同存在時，幼根伸長生長受到的抑制程度要小于單獨進行NaC1處理的結果。這也進一步證明了TEA的存在能夠在一定程度上減輕NaC1對植物造成的傷害，因此我們推測內(nèi)向K通道可能參與了Na的跨膜轉運過程。

圖5含TEA的培養(yǎng)液與對照液中100mmol／LNaC1對沙冬青和綠豆細胞膜電位的影響

表5 TEA對沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位變化的斜率的影響

3討論

在揭示植物生理生化機理的過程中，光合作用的研究給了我們啟示。20世紀60年代，人們在研究光量子的原初受體及原初供體時提出了光化學反應即光合原初反應，此概念的提出大大促進了隨后對光合作用機理的研究進程n。因此，我們探討植膜電位的改變可以啟動電壓敏感的離子通道，并引發(fā)一系列下游事件(如質膜H-ATPase活性的變化)。

前人研究表明，陰離子對膜電位的影響很小n。本實驗進行的不同鹽處理所引入的陰離子均為Cl一，因此，處理后膜電位的變化可以認為是由于外界加入的一價陽離子Na、K和Li的種類和濃度差異所引起的。研究結果表明，NaC1、KC1和LiC1都能夠引起植物細胞膜電位升高(去極化)，且膜電位的響應很快，幾秒鐘內(nèi)就完成去極化的過程，這一過程主要包括兩個階段。綜合分析膜電位的變化特點，得出如下結論：

1)膜電位的變化能夠更直觀地反映植物吸收鹽離子的特征與差異。對于抗性差異比較大的沙冬青和綠豆來說，無論外界陽離子的種類和濃度如何變化，在相同鹽脅迫條件下，沙冬青根冠細胞膜電位變化幅度都要小于綠豆。究其原因，我們認為在鹽脅迫下沙冬青具有更強的自我調節(jié)細胞內(nèi)外離子平衡的能力。通過調節(jié)胞內(nèi)外離子的跨膜轉運來平衡鹽分引起的細胞膜電位的去極化。

2)離子的理化性狀(離子半徑和價數(shù))影響植物細胞膜電位的變化。Li、Na、K同為堿金屬元素，因其在水溶液中的水合離子有效半徑大小不一，在根自由空間的遷移速率就不同(K在根自由空間的遷移速率最大，Na次之，lJi最小)，從而導致相同時問到達細胞膜表面的離子數(shù)不同，所以離子引起的膜電位變化也存在差異。

質膜H-ATPase是植物和真菌體內(nèi)的一個關鍵酶。植物體內(nèi)許多膜結合轉運蛋白都直接或間接地由質膜H-ATPase提供能量。植物在細胞水平抵抗Na毒害的主要方式是把細胞質中Na排除出去，一方面通過限制被動方式的Na內(nèi)流，另一方面通過離子泵的作用把胞質內(nèi)Na釋放到胞外基質或液泡內(nèi)，并認為上述過程是由質膜H-ATPase和Na／H反向運輸?shù)鞍坠餐瓿伞谋緦嶒瀬砜?，當質膜H-ATPase活性被抑制后，進行NaC1處理，由于此時質膜H-ATPase不能水解ATP驅動質子運出胞質，不能為Na／H反向運輸?shù)鞍滋峁┳銐虻哪芰繉⒍嘤嗟腘a泵到胞外基質或液泡中，使得細胞質中積累的H、Na過多，導致膜電位去極化增強。因此本研究結果表明，質膜H一ATPase參與了沙冬青和綠豆根冠細胞膜電位在鹽脅迫時的原初響應，質膜H-ATPase在減輕鹽脅迫對植物細胞的傷害方面具有一定作用。

另外，TEA抑制內(nèi)向K通道以后，再進行NaC1處理，單位時間進入細胞內(nèi)的凈陽離子數(shù)減少，導致膜電位去極化程度降低。通過前期比較TEA對沙冬青和綠豆幼根伸長生長的影響，我們發(fā)現(xiàn)TEA能夠在一定程度上減輕NaC1對植物造成的傷害，因此我們推測K通道可能參與了Na的跨膜轉運，是Na進入細胞的途徑之一。

膜電位的變化更直觀地反映了植物吸收鹽離子的特征與差異，利用微電極測定膜電位為研究植物對鹽脅迫的快速響應提供了新方法，為在膜水平上研究植物的耐鹽性開創(chuàng)新方向。