植物磷酸D、一氧化氮和過氧化氫在轉(zhuǎn)導(dǎo)ABA、鹽脅迫信號中的關(guān)系.pdf

1、鹽脅迫和干旱一直是威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素。鹽脅迫下，質(zhì)膜和液泡膜上的Na+/H+交換運輸將過量的Na+分別排出細胞外或驅(qū)隔于液泡中，降低胞質(zhì)中Na+含量、減輕過量Na+對細胞質(zhì)中代謝酶的毒害，是提高植物耐鹽性的重要方式。
　　 以玉米為材料的研究表明鹽脅迫下，NaCl誘導(dǎo)玉米葉片NO短暫上升，NO通過提高液泡膜H+-ATPase和H+-PPase活性，提高質(zhì)子轉(zhuǎn)運活性和Na+/H+交換活性，從而將Na+泵入液泡，提高玉米的耐鹽性

2、。磷脂酶D（phospholipase D，PLD）及其水解產(chǎn)物磷脂酸（phosphatidic acid，PA）參與NO誘導(dǎo)質(zhì)子轉(zhuǎn)運活性和Na+/H+交換活性增加過程。
　　 干旱環(huán)境下，植物體內(nèi)激素脫落酸（abscisic acid，ABA）的含量升高和重新分布誘導(dǎo)葉片表面氣孔關(guān)閉、減少水分散失，從而維持植物體內(nèi)水分平衡是提高植物抗干旱能力的重要方式。ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的內(nèi)部信號系統(tǒng)、各種信號物質(zhì)之間的互作和對話非常復(fù)雜，了

3、解各種信號中間分子之間的位置關(guān)系將有助于我們更好地調(diào)控、操縱ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程，為增強農(nóng)作物的抗旱能力、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
　　 PLD、過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）、一氧化氮（nitric oxide，NO）是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的在ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉中起關(guān)鍵作用的信號物質(zhì)，PLDα1功能缺失或抑制H2O2、NO產(chǎn)生，ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉受到抑制，但PLD和H2O2、NO的位置關(guān)系和相互作用還不是很清

4、楚.
　　 擬南芥中存在12種PLD基因，具有不同的結(jié)構(gòu)、生化和調(diào)節(jié)特性，因而參與不同的細胞過程。我們以擬南芥保衛(wèi)細胞為研究體系，利用藥理學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)和植物生理學(xué)手段，研究了ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程中PLDα1、PLD6、H2O2、NO之間的位置關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PLDα1、PLDδ都參與ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，pldα1、pldδ突變體氣孔關(guān)閉對ABA處理不敏感；H2O2誘導(dǎo)pldα1氣孔關(guān)閉，但不能誘導(dǎo)pldδ

5、氣孔關(guān)閉；PLDα1參與ABA誘導(dǎo)H2O2產(chǎn)生過程，而PLDδ響應(yīng)H2O2作用。質(zhì)膜NADPH氧化酶是保衛(wèi)細胞中H2O2產(chǎn)生的主要來源，研究發(fā)現(xiàn)PLDα1通過介導(dǎo)ABA激活保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體NADPH氧化酶活性參與ABA誘導(dǎo)H2O2產(chǎn)生：pldα1中ABA誘導(dǎo)NADPH氧化酶活性升高受到抑制，外施PLDα1的水解產(chǎn)物PA重新激活NADPH氧化酶活性；PLDα1/PA和蛋白磷酸酶ABI1結(jié)合正調(diào)控ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，突變PLDα1/PA-A

6、BI1結(jié)合的必需氨基酸（第73位精氨酸，ABI1R73A）對ABA誘導(dǎo)H2O2產(chǎn)生沒有影響，說明PLDα1/PA參與H2O2產(chǎn)生不依賴PLDα1/PA-ABI1結(jié)合，但H2O2不能充分誘導(dǎo)ABI1R734氣孔關(guān)閉，PA和NADAPH氧化酶、ABI1同時結(jié)合發(fā)揮作用是響應(yīng)ABA信號所必需的。
　　 同時我們研究了PLDα1和NO在ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程中的位置關(guān)系：pldα1突變體中，NO產(chǎn)生對ABA不敏感，用正丁醇抑制PA產(chǎn)生部

7、分抑制了ABA誘導(dǎo)NO產(chǎn)生，而外施二軟脂酰磷脂酸（dipalmitoyl PA，16:0 PA）、二硬脂酰磷脂酸（distearoyl PA，18:0 PA）和二油酰磷脂酸（Dioleoyl PA18：IPA）重新誘導(dǎo)NO產(chǎn)生，暗示PLDα1/PA在ABA誘導(dǎo)NO產(chǎn)生過程中發(fā)揮重要作用；外源NO誘導(dǎo)pldα1氣孔關(guān)閉，PLDα1不參與H2O2誘導(dǎo)NO產(chǎn)生，進一步證實ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程中，H2O2、NO位于PLDα1/PA下游起作用。

8、
　　 硝酸還原酶（nitrate reductase，NR）與擬南芥中和NO產(chǎn)生相關(guān)的酶（ArabidopsisNO associated1，AtNOA1）是植物體中已經(jīng)確定的NO產(chǎn)生的主要來源，保衛(wèi)細胞中NO產(chǎn)生主要來源于NR（Desikan等2002；Bright等2006）。為了進一步研究PLDα1/PA如何參與NO產(chǎn)生過程，我們克隆了擬南芥NR的兩個結(jié)構(gòu)基因NIA1和NIA2，并將其在大腸桿菌和煙草中表達，研究結(jié)果表明