信号转导
原生质体膨胀 红光可以刺激黄化小麦叶肉细胞原生质体体积膨胀,这种刺激作用可为随后的远红光照射所逆转,说明这一反应是在光敏素控制下进行的。红光对原生质体体积膨胀的刺激作用要求介质中含有Ca。乙酰胆碱可以代替红光在黑暗中引起原生质体的膨胀。与红光引起的反应不同,乙酰胆碱不仅可以在含Ca的介质中引起原生质体的膨胀,而且在含Na或K的介质中也可以引起原生质体的膨胀。
除乙酰胆碱外,只有氨基甲酰胆碱可以刺激原生质体的膨胀,而胆碱、丙酰胆碱和丁酰胆碱则无此作用。乙酰胆碱酯酶的抑制剂毒扁豆碱可以增加原生质体对乙酰胆碱的敏感性。据此可以认为乙酰胆碱能特异地刺激黄化小麦叶肉原生质体膨胀
乙酰胆碱诱导原生质体膨胀过程中是否涉及乙酰胆碱受体的参与可用乙酰胆碱受体的激活剂和抑制剂来确定。乙酰胆碱N型受体的激活剂烟碱在含Na或K的介质中可以直接刺激原生质体膨胀,而在含Ca的介质中,烟碱没有作用。与以上结果不同,M型受体的激活剂毒蕈碱可以在含Ca的介质中刺激原生质体膨胀,而在含Na或K的介质中没有作用。采用乙酰胆碱受体抑制剂的研究也得出同样的结论。M型受体的抑制剂阿托品在含Na或K的介质中对乙酰胆碱刺激的原生质体膨胀没有作用,但在含Ca介质中则可以抑制乙酰胆碱诱导的原生质体膨胀。N型受体抑制剂管箭毒在含Ca介质中对乙酰胆碱刺激的原生质体膨胀没有作用,但在含Na或K的介质中则有抑制作用。荧光定位技术证明N型乙酰胆碱受体主要分布在原生质体表面。 在乙酰胆碱诱导的原生质体膨胀过程中,乙酰胆碱为受体接受后的信号转导可能涉及到Ca和CaM,因为Ca通道抑制剂硝苯地平(nifedipine, NIF)和La可以完全抑制乙酰胆碱诱导的原生质体在含Ca介质中的膨胀。同样,钙调素的抑制剂和G蛋白的抑制剂也有这样的作用,而这些化合物在含Na或K的介质中则没有作用。
幼叶展开 生长于黑暗中8 d的小麦幼苗,其初生叶的展开受控于光敏色素系统。如果介质中含有Ca,乙酰胆碱在暗中可以刺激离体叶切段中幼叶的展开。在没有Ca而有Na的介质中乙酰胆碱也可以刺激黄化小麦初生叶片的展开。在乙酰胆碱的各种衍生物中只有氨基甲酰乙酰胆碱可以刺激黄化小麦初生叶片的展开。乙酰胆碱受体的拮抗剂,阿托品和D-管箭毒可以分别抵消乙酰胆碱在含Ca和Na介质中诱导叶片的展开。乙酰胆碱受体的激活剂,毒蕈碱和烟碱可以分别在Ca和Na的介质中刺激原生质体的膨胀。乙酰胆碱诱导的Ca依赖的叶片开展可为Ca通道抑制剂硝苯地平和钙调素抑制剂3-氟-甲基吩噻嗪(trifluoperazine, TFP)所减弱,其中只有钙调素抑制剂TFP可以抑制乙酰胆碱诱导的在含Na介质中黄化小麦初生叶片的展开。 根据以上结果可以初步认为,在植物中乙酰胆碱可能以一种类似于在动物中的机制发挥作用。乙酰胆碱首先与M型和N型乙酰胆碱受体结合。与在动物细胞中一样,M型乙酰胆碱受体可能与磷酸肌醇代谢途径有关,在此途径中,G蛋白,Ca通道和钙调素等相继被激活,最后发生生理反应。N型受体是非磷酸肌醇依赖的,它直接控制膜对离子的通透性。这两条途径可以相互独立地引起原生质体的膨胀或叶片的张开。