阴离子通道吸收对钾、钠离子跨膜转移的影响及该过程中的电化学调控机理

已知阳离子通道在钾、钠离子的转运和植物的耐盐能力上起重要作用。其中钾离子向内整流通道的开启受细胞膜电位的控制，而阴离子通道的激活可以引起质膜的去极化，所以阴离子吸收可以通过对细胞膜电位的调节影响阳离子的选择性吸收。本项目借助于不同盐敏感植物和相应的基因突变体材料，利用阴离子通道抑制剂和离子选择性电极等技术，对不同植物的阴离子通道转移能力、阴离子吸收对钾钠平衡的影响、以及阴离子如何通过对细胞膜电位的影响进而调节阳离子（钾、钠）跨膜转移过程的机理进行探讨。通过研究，明确不同植物在阴离子吸收方面的差异，发现阴离子吸收对钾、钠离子通道转移的影响规律，阐明阴离子通道转移导致的的膜电位变化对阳离子（钾、钠）跨膜转移的影响机理以及这种影响与植物抗盐能力间的关系，为进一步追踪植物抗盐的分子机理和利用分子生物学手段改造植物的营养吸收特性或提供合适的阴阳离子配合肥料以提高植物抗盐能力提供生理学方面的基础资料。

已知阳离子通道在钾、钠离子的转运和植物的耐盐能力上起着重要作用，且阳离子的吸收受陪伴阴离子的影响。近年来研究证实，阳离子的通道转移与细胞膜电位有关，那么阴离子是否也会通过影响细胞膜电位进而影响阳离子的吸收呢？是否可根据某些电生理指标来解释和判断植物的耐盐性，为耐盐品种培育提供电生理指标是本项目的主要出发点。.主要的研究内容是借助于不同盐敏感植物基因型，利用阴离子通道抑制剂和离子选择性电极等技术，对它们的阴离子通道转移能力、阴离子吸收对钾钠等阳离子吸收的影响、以及阴离子如何通过对细胞膜电位的影响进而调节阳离子（钾、钠）跨膜转移过程的机理进行探讨。.项目重要的研究结果有如下几点：.在阴离子通道对阳离子（K+）跨膜转移的影响方面，发现氯离子通道被抑制后，钾、钠离子的跨膜转移均受到明显影响。特别是氯离子吸收被抑制后，钾离子的载体运输被完全抑制，但通道运输途径受影响较小。试验证实了项目申请初始的设想，即阴离子通道的运转确实影响着阳离子的吸收。.在此基础上，发现阴离子通道吸收状况还会影响到非选择性阳离子通道（NSCCs）对钾转移的贡献。当阴离子通道与专性阳离子通道同时受阻时，耐盐能力不同的植物基因型在转而利用NSCC进行离子转移时的能力是有差异的，这个发现或许可作为筛选耐盐基因型的一个新的指标。.在阴离子吸收与细胞膜电位的关系研究方面，发现了植物根系膜电位对某种阴离子的响应受到其他阴离子存在的影响，其中根系膜电位对NO3-的响应幅度表现出了一定的浓度依赖性，即硝酸根的浓度越高，发生的去极化越强，而复极化程度越低。.在与K+/Na+离子吸收关系密切的H+-ATPase研究方面获得较好的进展。研究发现，对禾本科植物根部细胞H+-ATP酶来说，Mg-ATP和钒酸盐可结合到酶的同一个结合位点上，从而证实了在H+-ATP酶的循环催化过程中，Mg-ATP可以在酶处于E2状态时与之结合，并由此加速酶从E2状态向E1状态的转变。根据试验结果，还对内质网上Ca2+-ATP酶处于E2状态时脱磷酸化过程中ATP的结合位点进行了理论推测。以上工作丰富了植物ATP酶作用机理与营养离子吸收的理论。.另一个有趣的发现是，不同阴离子在竞争阴离子通道时的能力是不同的。如硝酸根的通道不允许磷酸根通过，但硝酸根却可以利用磷酸根的通道进行转移。