芥子酸參與擬南芥種子萌發(fā)和氣孔運動的機制.pdf

1、芥子酸及其衍生物是苯丙烷類代謝過程中重要的中間產(chǎn)物，廣泛參與種子萌發(fā)、植株生長發(fā)育等多個階段的生理活動。芥子酸酯主要包括芥子酰葡萄糖、芥子堿和芥子酰蘋果酸，這些衍生物在擬南芥和其他十字花科植物中有所積累，其代謝過程受植物生理周期的調(diào)控。有研究報道，芥子堿在種子萌發(fā)過程中扮演著重要角色，而芥子堿如何調(diào)控種子萌發(fā)，以及是否與脫落酸（abscisic acid, ABA）抑制的種子萌發(fā)過程有交聯(lián)尚不清楚。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴外源

2、施加0.5mM芥子酸預(yù)處理擬南芥種子，對種子萌發(fā)情況進行了統(tǒng)計，實驗結(jié)果表明，低濃度的芥子酸對種子萌發(fā)有促進作用，并且對ABA抑制的種子萌發(fā)有部分恢復(fù)功能，因此推測芥子酸對種子萌發(fā)過程的調(diào)控與ABA有著一定的聯(lián)系。利用高效液相（LC-MS）對用芥子酸預(yù)處理后的種子進行內(nèi)源的ABA和ABA-GE含量檢測，發(fā)現(xiàn)芥子酸處理能夠促進種子中 ABA向 ABA葡萄糖酯（abscisic acid glucose ester， ABA-GE）的轉(zhuǎn)化，

3、即降低了ABA水平，提高了ABA-GE的含量。⑵利用Real Time-PCR對ABA糖基化基因UGT71C5、UGT71B6、UGT71B7、UGT71B8的研究發(fā)現(xiàn)，外源芥子酸均能誘導(dǎo)這些基因的表達，其中UGT71B7基因表達量提高了大約3倍。另外，我們純化了UGT84A2，通過體外糖基化實驗發(fā)現(xiàn)，該酶能使芥子酸糖基化，卻不能形成ABA-GE。這些結(jié)果暗示，芥子酸代謝可能通過影響ABA糖基化基因的表達，并打破了ABA含量的平衡，進而

4、調(diào)控種子萌發(fā)過程。本研究提供了一個新穎模型，即芥子酸酯參與調(diào)控了ABA在種子萌發(fā)過程中的穩(wěn)態(tài)。⑶芥子酸酯代謝途徑不僅在種子萌發(fā)階段發(fā)揮作用，在植物生長發(fā)育階段也有一定的生理作用。紫外射線（UV）對于絕大多數(shù)植物的生長發(fā)育過程都是有損害的，植物通過各種各樣的方式來減少這種傷害。當(dāng)植物遭受到UV脅迫時，葉片中的芥子酰蘋果酸（2-O-sinapoyl-L-malate）會大量積累，同時氣孔出現(xiàn)關(guān)閉現(xiàn)象，對植物防御紫外輻射起到一定的保護作用。然

5、而，芥子酸代謝在植物應(yīng)答紫外線B（UV-B，280-320 nm）的過程中扮演著怎樣的角色并不清楚。本課題利用0.5 Wm-2，4 h的UV-B處理芥子酸酯類物質(zhì)合成相關(guān)突變體進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在植物應(yīng)答UV-B的過程中，芥子酸對蘋果酸的積累有促進作用，對H2O2積累表現(xiàn)出負調(diào)控作用。根據(jù)這些結(jié)果推測：UV脅迫下， 芥子酸蘋果酸的含量會升高，進而影響保衛(wèi)細胞蘋果酸含量，最終導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。⑷利用0.5Wm-2，4 h的UV-B