UV-B脅迫下一氧化氮信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)豌豆細(xì)胞壁的影響.pdf

1、臭氧減薄使到達(dá)地面的紫外線-B(UV-B，280-320nm)輻射增強(qiáng)。由于UV-B具有高能量，因此UV-B輻射增強(qiáng)將會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化過程產(chǎn)生負(fù)面影響。NO是近年來新興的活性小分子，作為信號(hào)參與植物對(duì)逆境脅迫的應(yīng)答和防御。而對(duì)于NO在UV-B輻射過程中的信號(hào)作用研究甚少。為了研究UV-B輻射抑制植物生長(zhǎng)的機(jī)理及可能的信號(hào)途徑，本文以豌豆幼苗為材料，模擬蘭州地區(qū)20％臭氧衰減時(shí)增強(qiáng)的UV-B輻射(4.8KJ/m2)，研究了NO

2、在UV-B輻射下的信號(hào)傳導(dǎo)及其對(duì)細(xì)胞壁的影響，取得以下的結(jié)果： 1、UV-B降低了豌豆的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)和木葡聚糖降解酶活性，促進(jìn)了NO的釋放和細(xì)胞質(zhì)中NOS活性升高。SNP能夠模擬UV-B輻射的這種作用，而LNNA和PTIO對(duì)伸長(zhǎng)生長(zhǎng)、木葡聚糖降解酶的活性、NO釋放的影響與UV-B相反。木葡聚糖降解酶的活性與細(xì)胞質(zhì)中NOS的活性呈線形相關(guān)。結(jié)果說明：NO是UV-B輻射下產(chǎn)生的與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的信號(hào)分子，相關(guān)NO的來源是NOS系統(tǒng)。UV-

3、B誘導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制是通過影響細(xì)胞壁降解酶活性，改變細(xì)胞壁化學(xué)特性和機(jī)械延展性實(shí)現(xiàn)的。NO作為UV-B輻射的第二信使介導(dǎo)了這一過程。 2、半纖維素A單位長(zhǎng)度總糖和醛酸含量與生長(zhǎng)沒有明顯相關(guān)性，它們的變化趨勢(shì)與單位長(zhǎng)度細(xì)胞壁含量的變化趨勢(shì)相反，在生長(zhǎng)緩慢的前期急劇增加，而在生長(zhǎng)較快的后期迅速下降。與對(duì)照相比，UV-B輻射增加了半纖維素A的總糖和醛酸含量。SNP模擬了UV-B輻射的這種作用，而LNNA和PTIO則逆轉(zhuǎn)了UV-B對(duì)半纖維素

4、A的影響。這種變化表明半纖維素A的合成增多可能與抑制生長(zhǎng)有關(guān)，而UV-B產(chǎn)生的NO調(diào)節(jié)了半纖維素A的含量，從而完成了UV-B對(duì)植物生長(zhǎng)抑制的作用。 3、單位長(zhǎng)度細(xì)胞壁含量隨生長(zhǎng)天數(shù)增加而下降。果膠、半纖維素B和纖維素的單位長(zhǎng)度總糖含量和醛酸含量與單位長(zhǎng)度細(xì)胞壁含量的變化趨勢(shì)相似。細(xì)胞壁含量，果膠、半纖維素B、纖維素總糖含量和醛酸含量與生長(zhǎng)呈線形負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.96以上。UV-B輻射能夠提高各種細(xì)胞壁組分的單位長(zhǎng)度總糖和醛酸

5、的含量。SNP對(duì)除果膠外的細(xì)胞壁各組分的作用與UV-B輻射相似，LNNA和PTIO對(duì)除果膠外的細(xì)胞壁其它組分的作用與UV-B輻射相反。這表明單位長(zhǎng)度細(xì)胞壁物質(zhì)含量下降使細(xì)胞壁減薄，細(xì)胞壁可塑性增強(qiáng)，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。并進(jìn)一步證實(shí)了UV-B輻射是誘導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制是通過NO信號(hào)影響細(xì)胞壁組成，改變細(xì)胞壁化學(xué)特性，使細(xì)胞壁增厚，提高細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度，降低細(xì)胞壁延展性實(shí)現(xiàn)的。 4、對(duì)照條件下，內(nèi)源NO水平較低，外源NO能夠誘導(dǎo)NOS活性增加并促

6、進(jìn)NO釋放率；而UV-B輻射下，內(nèi)源NO水平較高，與外源NO一起降低了NOS活性從而減少NO釋放率，且NOS活性隨外源NO濃度增加而減少。NO對(duì)NOS的正—負(fù)反饋調(diào)節(jié)使得NO能夠迅速產(chǎn)生和滅活，使NO濃度處于執(zhí)行信號(hào)功能所需的最適濃度，既能快速介導(dǎo)UV-B輻射效應(yīng)又不因?yàn)榉e累過多的NO對(duì)細(xì)胞自身造成傷害。 5、通過LNNA和PTIO對(duì)UV-B輻射逆轉(zhuǎn)作用對(duì)比，發(fā)現(xiàn)和PTIO對(duì)UV-B輻射的逆轉(zhuǎn)作用要更強(qiáng)于LNNA。UV-B輻射產(chǎn)

7、生的NO可能還有其它的來源，但是主要來源為NOS系統(tǒng)。UV-B輻射提高了果膠總糖和醛酸的含量，但是SNP不能模仿UV-B對(duì)果膠的影響，LNNA和PTIO也不逆轉(zhuǎn)UV-B的這種作用。UV-B輻射引起的生長(zhǎng)抑制中還存在其它的信號(hào)途徑。NO的多種來源和UV-B信號(hào)多途徑傳遞就為形成復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)提供可能，使UV-B輻射通過這種信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的整合作用調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)，并且當(dāng)植物內(nèi)外環(huán)境改變時(shí)細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)控制，并恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。 綜上所述，UV-