甲基乙二醛信号与硫化氢信号交互作用对玉米幼苗耐热性的调控

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zou_zm
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高温严重影响植物正常生长发育,玉米(Zea mays)作为继水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)后的第三大粮食作物,其产量和分布也受到高温胁迫影响,故研究其耐热性的机理具有重要科学意义。本实验以玉米幼苗为材料,对甲基乙二醛(MG)信号与硫化氢(H2S)信号交互作用调控玉米幼苗耐热性的机制做了以下研究,并取得相应的结果:单独用50μM MG和500μM硫氢化钠(NaHS)处理,可显著提高玉米幼苗存活率和组织活力,降低丙二醛(MDA)含量和相对电导率。这些效应被NaHS+MG组合处理进一步增强。另外,用100μM MG清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)和100μM氨基胍(AG),以及100μM H2S抑制剂炔丙基甘氨酸(PAG)和100μM清除剂次牛磺酸(HT)分别下调MG和H2S水平,得到相反的实验结果。这暗示在玉米幼苗耐热性形成中,存在MG和H2S信号的交互作用。在MG和H2S信号交互作用对抗氧化系统的影响中,与对照相比,MG和NaHS单独处理,显著提高玉米幼苗在高温胁迫后抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)和过氧化物酶(POD)等活性以及黄酮和类胡萝卜素含量,降低超氧阴离子(O2·-)产生速率。这些效应在NaHS+MG组合处理中更为明显。相反,用NAC、AG、PAG和HT分别下调MG和H2S水平,得到相反结果。说明MG和H2S信号交互作用调控玉米幼苗的抗氧化能力。在MG和H2S信号交互作用对渗透调节系统的效应中,与对照相比,MG和NaHS单独处理的玉米幼苗,在高温胁迫后,脯氨酸(Pro)、可溶性糖、甜菜碱(GB)和海藻糖(Tre)含量显著提高,这种提高在NaHS+MG组合处理中,尤为明显;用上述清除剂和抑制剂分别下调MG和H2S水平后,则结果相反。说明MG和H2S信号交互作用调节渗透调节物质的积累,继而提高玉米幼苗的耐热性。在MG和H2S信号交互作用对MG和H2S代谢系统影响中,与对照相比,MG和NaHS单独处理,可提高内源MG和H2S含量,以及乙二醛酶Ⅰ(GlyⅠ)、乙二醛酶Ⅱ(GlyⅡ)、甲基乙二醛还原酶(MGR)、L-半胱氨酸脱巯基酶(LCD)和O-乙酰丝氨酸硫解酶(OAS-TL)活性与基因表达,尤其以NaHS+MG组合处理,更为明显;而用清除剂和抑制剂下调MG和H2S水平,则削弱这些效应。所以,在玉米幼苗耐热性形成中存在MG和H2S信号的交互作用,并且这种耐热性的获得与交互作用调控玉米幼苗抗氧化系统、渗透调节系统、MG脱毒系统和H2S代谢系统有关。
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