Ethylene,NO及H2O2在拟南芥愈伤组织盐适应中调节作用的机理研究

论文摘要

本文以野生型拟南芥（WT）和乙烯不敏感突变体etr1-3愈伤组织为材料,研究了拟南芥愈伤组织对盐胁迫的生理响应,并进一步阐明了乙烯（ETH）和一氧化氮（NO）在植物盐适应性过程中的调节作用及其信号转导,同时研究了在盐胁迫下两种拟南芥愈伤组织中交替途径的变化以及H2O2与ETH在诱导交替途径中的相互作用关系,并进一步探讨了盐胁迫下交替途径可能的生理功能以及调控机制。主要结果总结如下:1.100 mM NaCl处理下,etr1-3愈伤组织与WT愈伤组织相比表现出了更高水平的离子渗漏和Na+/K+比以及更低的质膜H+-ATPase活性,表明etr1-3愈伤组织对盐更加敏感。盐胁迫下,用乙烯生物合成前体物质1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）和NO供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）处理,发现WT愈伤组织中离子渗漏和Na+/K+比的水平明显的降低,而且H+-ATPase活性显著增加;然而,ACC和SNP处理对etr1-3愈伤组织却基本无影响,表明两者均能缓解WT愈伤组织中NaCl诱导的伤害。进一步研究发现,SNP在盐胁迫过程中的作用可以被NO独特的清除剂2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl-3-oxyde（PTIO）以及乙烯生物合成抑制剂aminooxyacetic acid（AOA）所逆转。在WT愈伤组织中,NO和ETH含量在盐胁迫（100 mM NaCl）初期迅速增加,而且NO的产生显著地刺激了ETH的产生。此外,盐胁迫下ETH诱导了H+-ATPase活性和基因表达。恢复试验结果显示,WT愈伤组织中100 mM NaCl诱导的伤害是可逆的,在恢复过程中离子渗漏、Na+/K+比以及H+-ATPase活性均表现出类似的趋势,均恢复到了对照水平。这些结果表明,盐胁迫下,ETH和NO相互协作刺激H+-ATPase活性,并进一步调控离子动态平衡,使植物细胞体内的离子平衡重新建立,以此来提高植物对盐分的耐受性,在这一过程中ETH可能是作用于NO下游的一个信号分子。2.100 mM NaCl胁迫处理48 h显著地诱导了WT愈伤组织中交替途径（AP）容量和AP对总呼吸的贡献率,而在etr1-3愈伤组织中,盐胁迫对其AP活性仅有轻微的诱导。盐胁迫下,使用外源ACC处理可进一步增加WT愈伤组织中AP活性,而ACC处理对etr1-3愈伤组织则几乎无影响。另一方面,盐胁迫下,使用乙烯生物合成抑制剂AOA处理WT愈伤组织则抑制了盐胁迫诱导的AP活性,表明ETH是盐胁迫下诱导AP所必须的。盐胁迫下,外源H2O2处理增加了WT愈伤组织中ETH的释放,CAT（H2O2清除剂）处理则减少了ETH的释放;盐胁迫下,外源ACC处理减少了WT愈伤组织中H2O2的产生,AOA处理则增加了H2O2的产生,表明盐胁迫下H2O2促进了WT愈伤组织中ETH的释放,而ETH减少了H2O2的产生。盐胁迫下,AP抑制剂SHAM（salicylhdroxamic acid）处理导致了WT愈伤组织细胞遭受了更严重的伤害,表现在产生了更高水平的H2O2,TBARS以及离子渗漏。以上结果表明,盐胁迫下,ETH和H2O2均参与了AP的诱导,AP在抗氧化保护过程中起着重要作用,且ETH可能是AP的直接诱导者。

论文目录

• 缩写词
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 一.植物与盐胁迫
• 1.盐胁迫对植物的伤害
• 2.植物的抗盐机制
• 二.植物线粒体呼吸链的研究
• 1.细胞色素途径
• 2.交替途径
• 三.盐胁迫与信号转导
• 2O₂在植物体内的产生和作用'>1.H₂O₂在植物体内的产生和作用
• 2.NO在植物体内的产生和作用
• 3.乙烯在植物体内的产生和作用
• 2O₂,NO与乙烯信号的相互关系'>四.H₂O₂,NO与乙烯信号的相互关系
• 五.研究的目的和意义
• 第二章 盐胁迫下乙烯和NO参与调控的离子动态平衡
• 摘要
• 引言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 2O₂参与诱导拟南芥愈伤组织中交替呼吸途径'>第三章 盐胁迫下乙烯和H₂O₂参与诱导拟南芥愈伤组织中交替呼吸途径
• 摘要
• 引言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 参考文献
• 攻读学位期间的成果
• 致谢