H2O2和Ca2+/CaM参与干旱条件下NO诱导黄瓜不定根的形成

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一氧化氮(NO)是一种二价自由基气体。它作为一种多变的信号分子,参与调控植物生长发育的每一个方面,同时NO作为一种信号分子响应植物遭遇的各种各样的非生物胁迫。这些研究为了解NO参与调控和影响植物中细胞代谢、平衡细胞内氧化反应及基因表达的信号作用奠定了基础。过氧化氢(H2O2)作为一种活性氧,也被认为是一种重要的信号分子参与调控了植物中非常多的生长发育及生理过程。同样,钙离子(Ca2+)在植物中也有重要的信号功能。为了进一步揭示胁迫环境下NO诱导不定根形成的发生机理,我们验证了在不定根形成过程中NO、H2O2和Ca2+的关系,探究了在干旱条件下NO诱导黄瓜不定根形成过程中H2O2和Ca2+作为下游信号分子参与不定根信号转导过程。研究的主要结果与结论如下:1.干旱PEG处理后的黄瓜不定根的根数、根长及鲜重显著受到抑制。用适宜浓度的SNP和H2O2分别与PEG共处理后,可以显著提高干旱条件下黄瓜不定根的根长、根数和鲜重。筛选出适宜干旱条件下不定根发生的SNP和H2O2浓度,分别为10μM SNP与800μM H2O2。使用H2O2抑制剂处理显著降低了干旱条件下NO诱导黄瓜不定根的根数,根长和鲜重。干旱条件下外施NO供体SNP会显著提高内源H2O2含量。使用NO特异清除剂cPTIO以及硝酸还原酶(NR)抑制剂叠氮化钠(Na3N)、钨酸钠(Na2WO4)后显著降低了NO诱导的内源H2O2含量,说明在干旱条件下NO诱导不定根形成过程中,H2O2起到了重要作用,内源H2O2可能作为下游信号分子参与干旱条件下NO诱导黄瓜不定根的形成。2.通过测定硫代巴比妥酸反应物(TBARS)、脂氧合酶(LOX)及脯氨酸(Pro)含量及生根相关酶活性(POD、PPO和IAAO),验证了H2O2有可能作为NO的下游信号分子介导NO降低干旱胁迫诱导的膜脂过氧化升高,提高生根相关酶活性,从而保护质膜稳定性,促进不定根形成。3.用适宜浓度的CaCl2与PEG共处理后,显著提高了干旱条件下黄瓜不定根的根长、根数和鲜重。使用CaCl2/CaM抑制剂处理显著降低了干旱条件下NO诱导黄瓜不定根的根数,根长和鲜重。4.在干旱条件下,NO和CaCl2处理显著的提高了黄瓜外植体叶片的光合特性,同时提高抗氧化相关酶活。而Ca2+/CaM的抑制剂处理显著降低了NO诱导的光合特性及抗氧化酶活性。这些结果意味着在干旱条件下NO诱导黄瓜不定根形成过程中内源Ca2+/CaM有可能也作为了NO下游分子参与NO诱导的不定根发生信号过程。5.通过荧光探针特异性结合技术验证了H2O2作为Ca2+/CaM的上游信号分子参与干旱条件下NO诱导黄瓜不定根的形成。
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