乙烯信号与血红素—血红素加氧酶系统在抑制番茄黄化幼苗主根伸长中的互作

论文摘要

乙烯作为调节植物生长发育的重要激素,在调控植物根系发育的信号转导通路中起着举足轻重的作用。在动物中,已经发现了动物内源血红素加氧酶（HO）产生的一氧化碳（CO）参与了各种代谢的调节。最近研究表明,HO/CO作为信号分子在植物发育以及对非生物胁迫的应答中发挥了非常重要的调节作用。为了揭示在乙烯信号与血红素-血红素加氧酶系统在植物信号转导网络中的关系,本文研究了这两个信号系统在抑制番茄主根伸长中的作用。研究发现,乙烯生物合成前体ACC不仅以浓度依赖方式抑制番茄主根伸长,而且能促进番茄主根根尖HO的转录水平、蛋白表达及活性。为了验证ACC抑制番茄主根伸长是乙烯作用的结果,本文采用ACC氧化酶的抑制剂CoCl2对番茄主根乙烯释放量进行了分析。发现20μMCoCl2能通过抑制ACC向乙烯的转化来缓解ACC对番茄主根伸长的抑制作用。并且,单独CoCl2处理也能通过抑制番茄主根内源乙烯的合成来促进番茄主根伸长,这表明乙烯释放量与番茄主根伸长呈负相关。进一步研究表明,10μM ACC能显著促进番茄主根根尖HO基因的转录、蛋白的表达及活性,而结合20μM CoCl2处理能逆转其诱导作用。上述现象与乙烯释放量的变化趋势是一致的,说明乙烯释放量与番茄主根HO表达呈正相关。采用乙烯的另一种供体乙烯利也得到类似结果。本文进一步发现,HO-1专一性抑制剂ZnPP不仅显著缓解ACC、乙烯利和血红素hemin对番茄主根伸长的抑制,而且减弱它们对HO活性的诱导作用。以上结果说明HO可能参与了乙烯对番茄主根伸长的抑制。进一步对乙烯及HO抑制番茄主根伸长的机理进行了研究,发现乙烯生物合成前体ACC及HO-1诱导剂hemin均能显著诱导伸展蛋白基因的表达。暗示伸展蛋白基因的上调表达与乙烯及HO对番茄主根伸长的抑制有关。本文结果还发现200μM hemin以时间进程方式促进番茄幼苗根尖乙烯释放的同时,还显著抑制番茄主根伸长。进一步运用HO-1专一性抑制剂ZnPP、乙烯生物合成抑制剂AVG和CoCl2,发现它们均能减弱hemin对乙烯释放的诱导作用,减弱hemin对番茄主根伸长的抑制作用。此结果表明HO对乙烯也有诱导作用,而且hemin对番茄主根伸长的抑制作用部分原因是乙烯作用的结果。进一步研究发现,乙烯作用抑制剂AgNO3能阻断ACC和hemin对番茄主根伸长的抑制作用。同样,二者对乙烯受体基因表达的诱导作用也被AgNO3减弱。该结果暗示乙烯和HO对番茄主根伸长作用的共同靶点是乙烯受体。综合以上结果,本文提出结论：乙烯信号与血红素-血红素加氧酶信号系统在抑制番茄主根伸长过程中可能存在交谈的关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 乙烯与乙烯信号转导
• 1.1 乙烯与植物发育
• 1.2 乙烯的生物合成
• 1.3 番茄乙烯受体与乙烯信号转导
• 2 HO/CO在植物中的信号转导
• 2.1 CO的来源及其生物作用机制
• 2.2 HO/CO作为信号分子参与植物各种生理功能的调节
• 3 伸展蛋白研究进展
• 4 本研究开展的目的和意义
• 第二章 乙烯信号与血红素-血红素加氧酶系统在抑制番茄黄化幼苗主根伸长中的互作
• 1 材料与方法
• 1.1 材料培养
• 1.2 试剂
• 1.3 根长分析
• 1.4 乙烯测定
• 1.5 HO活性检测
• 1.6 HO-1的Western-blot分析
• 1.7 半定量RT-PCR分析
• 1.8 蛋白和基因的相对表达量分析
• 1.9 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 ACC以浓度依赖方式抑制番茄幼苗主根伸长并促进HO表达
• 2逆转ACC对番茄幼苗主根伸长的抑制作用及HO的诱导表达'>2.2 CoCl₂逆转ACC对番茄幼苗主根伸长的抑制作用及HO的诱导表达
• 2.3 乙烯利模拟ACC对番茄幼苗主根伸长的抑制及HO表达的上调
• 2.4 ZnPP逆转乙烯及Hemin对番茄幼苗主根伸长的抑制及HO活性的诱导
• 2.5 乙烯及Hemin对番茄幼苗主根伸长的抑制作用与LeEXP1/2的上调表达有关
• 2.6 Hemin诱导的乙烯释放参与抑制番茄幼苗主根伸长
• 2.7 乙烯受体是乙烯和HO在抑制番茄幼苗主根伸长中共同的作用位点
• 3 讨论
• 3.1 HO参与了乙烯对番茄幼苗主根伸长的抑制
• 3.2 乙烯及Hemin对番茄幼苗主根伸长的抑制作用和伸展蛋白的上调表达有关
• 3.3 Hemin对番茄幼苗主根伸长的抑制作用与乙烯的诱导产生有关
• 3.4 乙烯信号与血红素-血红素加氧酶信号系统的信号交谈
• 4 总结
• 参考文献
• 研究生期间发表的研究论文
• 致谢