一氧化氮和MAPK在油菜素内酯诱导黄瓜抗氧化防御中的作用
近年来，我国设施农业发展迅速，已成为农业生产的优势产业。最新数据表明，我国设施农业园艺面积已居世界首位，约占世界设施园艺总面积的85％。但是我国设施农业整体发展水平还不高，资金投入缺少，农业设施体系薄弱，抵御自然风险能力较差，产品质量不稳定。加大资金投入改善农业设施结构和科技创新提高植物对可控性相对较弱的生长环境的适应性是提升我国设施园艺发展水平两种主要措施。园艺植物对不良环境适应的可塑性为我们提高科技创新减少资金投入提供了一条良好的路径。因此研究园艺植物应对不良设施环境的适应机理具有重要的意义。本文以黄瓜(Cucumis sativus L.)为材料，研究了一氧化氮(NO)参与油菜素内酯(BR)对低温、氧化胁迫逆境抗性的影响，及NO和过氧化氢(H2O2)作为信号分子在BR调控植物抗逆性中的相互关系。利用促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)抑制剂探讨了蛋白激酶对BR诱导的氧化胁迫的影响。所得主要结果如下：
1、研究了NO在BR介导的抗逆反应中产生途径。通过激光共聚焦和分光光度法发现，外源BR能够诱导黄瓜叶片NO含量的增加。NO合成路径中的两种抑制剂：NR抑制剂tungstate和NOS抑制剂L-NAME以及NO清除剂PTIO能够抑制BR对NO的诱导效果。因此，BR可能通过NR和NOS两种路径诱导NO的产生。
2、研究了NO参与BR对黄瓜抗逆反应的调控机理。外源BR和NO供体SNP处理能够显著提高黄瓜对低温、光氧化胁迫的抗性，抑制或者清除NO会阻碍BR对这两种胁迫的保护作用。BR和SNP诱导低温和氧化胁迫抗性与其调控细胞抗氧化系统有关，并且NO的抑制剂和清除剂能够抑制BR诱导的APX、CAT、GR和SOD酶活性及其相应的基因表达。
3、研究了H2O2和NO在BR介导的广谱抗性中的相互关系。外源H2O2和NO的供体SNP处理显著提高了APX、CAT、GR和SOD抗氧化酶活性及其相应的基因表达。NO清除剂PTIO能够抑制H2O2诱导的抗氧化能力，表明NO参与了H2O2对黄瓜抗氧化的调节。DPI和H2O2清除剂(DMTU)能够抑制BR诱导的NO的产生，但NO抑制剂和清除剂不影响BR诱导的H2O2积累，表明H2O2和NO在诱导植物抗逆性信号途径中存在一定的线性关系，H2O2在NO上游发挥作用。
4、研究了NO参与BR对PQ产生氧化胁迫的缓解作用。以黄瓜为材料，证实NO参与了BR通过降低氧化胁迫下膜脂过氧化能力，提高植物APX、CAT、SOD及GR抗氧化相关酶活性，并启动抗氧化和解毒相关的谷胱甘肽-S-转移酶活性来增强植物的抗氧化能力。此外，试验中利用番茄BRs合成缺失突变体(D1m)和正常野生型(Condinred)作为补充材料，通过测定突变体和野生型NO含量及BR、SNP和PTIO预处理后再用喷施BR对PQ处理后Fv/Fm值的变化，进一步验证了NO参与BR对PQ氧化胁迫的缓解作用。
5、研究了蛋白激酶MAPK在BR诱导的抗氧化作用的影响。MAPK的抑制剂PD98059和U0126能降低外源喷施BR提高植株对光氧化胁迫的抗性，及BR诱导的APX、CAT、GR和SOD抗氧化酶活性及其相应的基因表达，这两种抑制剂还通过抑制BR引起的GSSG含量下降、GSH/GSSG比值的增加，从而影响BR对黄瓜氧化还原状态的调节。此外BR诱导的GST活性也被这两种抑制剂显著抑制。结果表明蛋白激酶参与了BR对黄瓜抗氧化能力的调节。
6、利用NO供体SNP研究了NO对光合作用参数、叶绿素合成基因和卡尔文循环相关基因的影响，结果表明NO提高CO2光饱和同化速率(Asat)，诱导了叶绿素合成基因MgCH、FeCH和三羧酸循环中RbcS、PGK、FBP-aldolase和TPI基因表达，抑制了Rbc L的基因表达。结果表明NO也参与了对植物光合作用的调节。
黄瓜;一氧化氮;MAPK抑制剂;抗氧化防御;逆境响应;油菜素内酯
浙江大学
博士
蔬菜学
喻景权
2010
中文
S642.2;S601
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）