丁香酚是一种植物源天然小分子化合产物,主要应用于食品保鲜和医学研究。本人所在实验室首次发现丁香酚能够通过调控植物先天免疫系统抵御病毒侵染。鉴于植物免疫系统在抵抗生物胁迫和非生物胁迫方面的共通性,本文探讨了丁香酚在调控植物抗镉毒害（非生物胁迫）方面的作用。硫化氢（H₂S）作为生物体内一种重要的新型气体信号分子,参与调控动物和植物细胞内众多重要的生理过程。本文的研究结果发现,丁香酚能够通过调控植物内源H₂S介导的免疫信号高效抵抗镉毒害。主要结果如下:1、以青菜幼苗根为研究材料,10μmol/L的CdC12处理显著抑制根的伸长（抑制率约为50%）。采用20 μmol/L 丁香酚共处理和预处理两种方式,均能显著缓解镉对根伸长的抑制效应。2、利用DCFH-DA荧光探针、HPF荧光探针、PI荧光探针分别对细胞内总活性氧（ROS）、过氧化氢（H202）含量及细胞死亡程度进行原位检测,以及利用Schiff’sreagent、Evans blue、Trypan blue分别对根尖脂类过氧化物、细胞质膜透性及细胞膜完整性进行检测。结果发现丁香酚预处理和共处理能够有效缓解镉胁迫诱导的ROS和H202过量累积、膜脂氧化损伤、以及细胞死亡程度。这些结果说明丁香酚激活了青菜体内的某种免疫抗性信号,进而高效抵抗镉胁迫。3、利用H₂S特异荧光探针WSP-1对根尖内源H₂S进行原位检测,发现镉处理诱导根尖内源H₂S含量的显著上升。外源H₂S供体NaHS处理能够显著缓解镉毒害,说明H₂S在抗胁迫方面发挥重要作用。与单独镉处理相比较,丁香酚预处理和共处理后,内源H₂S含量进一步显著上升。而加入H₂S合成抑制剂（PAG）和H₂S清除剂（HT）后,降低了丁香酚和镉处理下内源H₂S的水平,同时消除了丁香酚缓解镉毒害的生理生化效应（包括根长抑制、氧化损伤、和细胞死亡）。4、利用特异性Cd²⁺荧光探针Leadmium Green检测根尖自由态Cd²⁺,发现丁香酚能够通过调控内源H₂S供体信号显著降低根尖根内源自由态Cd²⁺含量。利用生化测定和GS-bimane检测根尖内源谷胱甘肽（GSH）含量,发现丁香酚能够通过调控内源H₂S供体信号诱导根尖GSH含量的显著上升。这些结果说明在丁香酚抗镉胁迫的免疫信号通路中,GSH作为H₂S的重要下游组分,即助于螯合自由态Cd²⁺,又助于清除过量产生的ROS。5、D-半胱氨酸脱巯基酶（DCD）是植物体内产生H₂S的重要来源之一。本文从青菜体内克隆了Br CD1的全长cDNA序列（1146bp）,对其蛋白质序列结构分析显示其具有典型的DCD催化结构。该基因的上下游调控区具备包括水杨酸（SA）等激素信号在内的多个逆境响应元件,暗示了其在响应逆境胁迫中的重要作用。另外,Br_DCD1蛋白质结构中含有丰富的磷酸化修饰位点,说明其活性亦可能在翻译后水平调控。基因表达分析结果显示,镉处理显著诱导Br_DCD1的表达,而丁香酚处理后则更进一步刺激了该基因的表达。这与内源H₂S的变化趋势相吻合。结合前期丁香酚通过调控SA抗病毒的研究,可以推测丁香酚调控生物胁迫和非生物胁迫过程中,SA免疫信号可能做为通用的作用靶点。总之,本文首次鉴定了丁香酚调控植物耐镉的生理作用,这与其调控内源H₂S免疫信号密切相关。本研究将丁香酚开发成广谱的植物免疫调控剂提高了重要的参考信息。