论文摘要
本文以两种不同生态型芦苇（Phragmites communis Trin.,沙丘芦苇和沼泽芦苇）的愈伤组织为材料,研究了两种芦苇愈伤组织对盐胁迫的生理响应,并进一步探讨了葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH）在其盐适应性中的调节作用及信号传导机制。主要结果总结如下:1.低盐（50 mM NaCl）处理下,沙芦愈伤组织生长量增加,而水芦愈伤组织显著降低。进一步研究发现:50 mM NaCl处理下,水芦愈伤组织的离子泄漏、脂质过氧化、细胞活力和活性氧水平（ROS;H2O2和O2·-）明显增加;而沙芦愈伤组织的脂质过氧化、细胞活力和O2·-。水平却略有降低,虽然离子泄漏和H2O2水平有所增加,但远低于水芦愈伤组织。高浓度NaCl（300 mM）处理下,两种芦苇愈伤组织的离子泄漏、膜质过氧化和活性氧水平都明显增加,但水芦愈伤组织增加更明显。说明沙芦愈伤组织有更高的盐耐受性。2.低盐（50 mM NaCl）处理下,沙芦愈伤组织的脯氨酸、甘氨酸甜菜碱和可溶性糖含量降低;水芦愈伤组织内脯氨酸和甘氨酸甜菜碱含量显著增加,可溶性总糖含量略有降低,说明低盐胁迫下,脯氨酸和甘氨酸甜菜碱对缓解水芦愈伤组织的渗透胁迫起主要作用。高盐（300 mM NaCl）胁迫下,两种芦苇愈伤组织脯氨酸、甘氨酸甜菜碱和可溶性糖含量都显著增加,但水芦愈伤组织脯氨酸和可溶性糖的累积程度远低于沙芦愈伤组织。3.抗氧化酶活性测定结果显示:低盐（50 mM NaCl）胁迫下,沙芦愈伤组织的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性增加,而过氧化物酶（POD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）以及抗坏血酸-谷胱甘肽循环的关键酶（抗坏血酸过氧化物酶[APX]和谷胱甘肽还原酶[GR]）活性略有降低:水芦愈伤组织的POD、CAT、GPX、APX和GR活性增加显著。说明此盐浓度下,SOD和CAT担负着沙芦愈伤组织的ROS清除任务;而水芦愈伤组织内,POD、CAT和抗坏血酸-谷胱甘肽循环共同承担ROS清除任务。高盐（300 mM NaCl）胁迫下,沙芦愈伤组织的SOD、POD、GPX、APX和GR活性增加显著;水芦愈伤组织的CAT、GPX、APX、GR活性较50 mM NaCl处理下明显降低。说明高盐胁迫下,SOD和抗坏血酸-谷胱甘肽循环在控制沙芦愈伤组织ROS水平中起主要作用。4.低盐浓度（50-150 mM NaCl）处理下,水芦愈伤组织的G6PDH活性高于沙芦愈伤组织;高盐浓度（300-600 mM NaCl）处理下,水芦愈伤组织的G6PDH活性低于沙芦愈伤组织。盐胁迫下,两种芦苇愈伤组织内GSH含量与G6PDH活性变化的趋势相似。当甘油处理抑制G6PDH活性剂及其蛋白表达后,两种芦苇愈伤组织的GSH含量显著降低（约为各自对照的50%）;甘油+NaCl共同处理下,GSH含量略有增加,但仍远低于对照水平。这些结果说明:不仅在盐胁迫而且在正常的生长环境下,G6PDH对维持细胞内的GSH水平都起着非常重要的作用。5.甘油单独处理和甘油+NaCl共同处理下,G6PDH活性及其蛋白表达的降低导致了两种芦苇愈伤组织GR和GPX活性显著降低。甘油+NaCl共同处理阻止了NaCl诱导的H2O2累积,而离子泄漏的程度没有降低反而明显增加。外源H2O2和甘油共处理可以逆转甘油单独处理引起的G6PDH、GR和GPX的活性降低。外源H2O2单独处理能以浓度依赖的方式增加两种芦苇愈伤组织的G6PDH、GR、GPX活性和GSH含量。DPI（质膜NADPH氧化酶的抑制剂）阻止了NaCl诱导的H2O2累积,与此同时G6PDH、GR、GPX活性和GSH含量也显著降低。Western-blot分析结果进一步显示:NaCl和H2O2可以刺激G6PDH的蛋白表达,DPI可以明显抑制G6PDH的蛋白表达。这些结果说明:盐胁迫下,G6PDH活性涉及到NADPH氧化酶依赖的H2O2累积;H2O2作为信号分子介导了对G6PDH、GR、GPX活性的调控。6.外源NAC（GSH前体）和BSO（γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的抑制剂,该酶催化GSH生物合成的第一步）处理分别降低和增加了两种芦苇愈伤组织的G6PDH活性;与此同时,也分别降低和增加了H2O2含量。进一步研究发现:外源H2O2的使用可以抑制NAC诱导的G6PDH活性降低;当DPI阻止了BSO诱导的H2O2累积后,同时也逆转了G6PDH活性的增加。这些结果说明NAC诱导的G6PDH活性降低和BSO诱导的G6PDH活性增加也涉及到H2O2信号。综合上述主要结果:盐胁迫下,G6PDH调节着细胞内的GSH水平和H2O2累积;H2O2作为信号调节了G6PDH、GR和GPX活性;诱导的三种酶活性增加最终导致了谷胱甘肽循环和GSH水平的提高。增加的GSH水平可以降低活性氧水平、稳定细胞内的氧化还原环境,使H2O2信号作用更好的发挥,最终使细胞的盐耐受能力达到最大,在这个过程中,G6PDH起着重要的调节作用。
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