植物逆境胁迫响应的NO信号调节机理
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵敏桂 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张立新 |
| 关键词 | 拟南芥 Atnos1突变体 冷冻胁迫 低温驯化 一氧化氮 一氧化氮合成酶氧化胁迫 盐胁迫 |
| 其他题名 | Siginalling Mechanisms of Nitric Oxide in Plant Response to Environmental Stresses |
| 中文摘要 | NO是参与调节植物多种生理过程的无机自由基小分子，它参与调控植物胁迫应答反应，是重要的信号分子。本文以拟南芥野生型（wildtyPe）和一氧化氮合成酶突变体（Atnosl）为材料，研究了一氧化氮（NO）在植物抗逆中的作用，发现NO有以下几个方面的信号调节功能。1．NO增加植物对盐胁迫的抗性。T-DNA插入AtNOS1基因的拟南芥突变体中，一氧化氮合成酶（NOS）活性下降，NO释放减少。相对于野生型来说，Atnos1突变体在种子萌发、根生长和整株存活等几个方面都对盐胁迫更敏感。我们的研究初步阐明了造成Atnos1突变体盐敏感的两个原因，一是Na~+离子毒害。用不同浓度的NaCl对拟南芥野生型和Atnos1突变体进行盐胁迫处理后，植物体内的离子含量发生了变化，K~+离子含量和K~+／Na~+比随着盐浓度的升高而下降，但是突变体中下降幅度更大。盐胁迫条件下，外源使用NO供体SNP处理Atnos1突变体减少了Na~+离子吸收，增加了K~+／Na~+比；用NO清除剂PTIO或NOS抑制剂L小叹A抑制野生型NO释放，可增加Na~+离子吸收，降低K~+／Na~+比。离子变化的情况说明，体内NO释放减少抑制K~+离子吸收，增加Na~+离子吸收，加剧盐胁迫对Atnos1突变体的Na~+离子毒害。二是氧化胁迫。与野生型相比，盐胁迫使Atnos1突变体细胞内的H_2O_2含量增加较多，对细胞质膜产生的膜脂过氧化损害较强，说明盐胁迫导致植物体内H_2O_2含量增加是膜脂过氧化的主要原因，Atnos1突变体中NO释放减少加剧了H_2O_2引起的膜脂过氧化程度。2．NO增加植物对氧化胁迫的抗性。甲基紫精（MV）氧化胁迫对拟南芥野生型和Atnos1突变体都造成伤害，但Atnos1突变体对MV氧化胁迫更敏感。在相同胁迫条件下Atnos1突变体的存活率比野生型低，且细胞质膜和光系统II受到的伤害也更为严重。用NO供体SNP处理Atnos1突变体可减轻MV氧化胁迫对细胞质膜和光系统II的损伤。用NO清除剂PTIO清除NO或用NOS抑制7百剂抑制野生型NO的释放，可强化MV氧化胁迫对细胞质膜和光系统n的损伤。MV氧化胁迫使野生型和突变体的SOD活性升高，但不管是在正常的生长条件下还是MV胁迫条件下，突变体的SOD活性都高于野生型，我们推测NO和SOD在清除O_2~-的作用中存在互补的关系。MV氧化胁迫使野生型CAT活性升高，突变体的CAT活性没有明显变化，说明植物面临氧化胁迫时，内源NO减少抑制了CAT活性的增加，降低了对H_2O_2的清除能力，使得突变体对氧化胁迫更敏感。3．NO对植物的冷冻抗性进行负调控。拟南芥野生型和Atnos1突变体都具有低温驯化特性，但Atnos1突变体比野生型抗冻。Atnos1突变体抗冻能力的增加在不同水平上得以体现。在整株水平上，Atnos1突变体在低温冷冻胁迫下的存活率比野生型高；在质膜水平上，相同的低温冷冻胁迫下，突变体叶片的电解质泄漏比野生型少；在光合器官水平上，相同的低温冷冻胁迫对突变体光系统的损伤比野生型小：另外，Atnos1突变体在低温下的萌发率比野生型高，幼苗的生存能力比野生型强。低温驯化能增加植物对冷冻胁迫的抗性，植物体内NO含量的减少也能增加植物对冷冻胁迫的抗性，这两者之间是否存在一定的联系？进一步研究发现，低温驯化过程降低了拟南芥野生型AtNOS1蛋白合成和NOS酶活性，同时NO释放也在低温驯化过程中逐渐降低，说明NO释放的减少是低温驯化增加植物抗冻能力的一个原因。低温驯化在减少NO释放的同时，抑制了CAT酶活性，降低了H_2O_2的清除能力，H_2O_2含量的适当增加增强了拟南芥对冷冻胁迫的抗性。低温驯化过程中NO和H_2O_2含量，以及NO／H_2O_2比值的变化，对增加植物的抗性可能具有重要的意义。总之，NO作为信号分子，参与了对植物抗盐胁迫和抗氧化胁迫的正调控，也对植物的冷冻抗性进行负调控。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 121 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22088]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵敏桂. 植物逆境胁迫响应的NO信号调节机理[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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