植物防衛(wèi)反應(yīng)中的單線氧及小G蛋白Ran.pdf

1、植物在自然界生長過程中經(jīng)常要遭受外界環(huán)境對它的危害和脅迫，主要可以分為生物脅迫和非生物脅迫。生物脅迫主要有病原微生物(包括真菌、細(xì)菌和病毒)，動物及雜草等。非生物脅迫包括光照、土壤、水質(zhì)、空氣等環(huán)境條件對植物造成的危害。高等植物為了抵抗這些危害，形成了許多復(fù)雜的防御機(jī)制。除了自身具有的組成型保護(hù)系統(tǒng)(如細(xì)胞壁、臘質(zhì)、尖狀物、角質(zhì)層等)，建立在對外界危害成功識別基礎(chǔ)上的植物防衛(wèi)反應(yīng)對于植物的生存非常重要。 關(guān)于植物防衛(wèi)反應(yīng)中的信號

2、分子以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，已經(jīng)取得了很多重要的結(jié)果。然而，還有許多重要的問題尚未解決，尤其是高等植物對非生物脅迫的反應(yīng)機(jī)制方面。我們以人參懸浮細(xì)胞為實驗材料，研究了真菌激發(fā)子誘導(dǎo)下單線氧的產(chǎn)生情況，進(jìn)一步證明了單線氧在植物防衛(wèi)反應(yīng)中作為信號分子的作用。此外，我們發(fā)現(xiàn)水稻中的OsRAAN2基因在非生物脅迫下，表達(dá)發(fā)生變化，過量表達(dá)OsRAN2基因的擬南芥種子在非生物脅迫下，萌發(fā)受到嚴(yán)重影響。實驗主要取得如下結(jié)果： (1)真菌激發(fā)子誘導(dǎo)人參

3、懸浮細(xì)胞產(chǎn)生單線氧，釋放乙烯以及皂甙合成的研究 單線氧是一種高能態(tài)的分子氧，是化學(xué)和生化反應(yīng)中最活躍的媒介之一。它在植物對紫外照射和強(qiáng)光的防衛(wèi)反應(yīng)中起著重要作用。Cle是來自于真菌金瓜炭疽(Colletotrichum lagerarium)細(xì)胞壁的一種激發(fā)子。在我們的實驗中，Cle處理人參懸浮細(xì)胞能夠強(qiáng)烈誘導(dǎo)單線氧的產(chǎn)生，激活質(zhì)膜NADPH氧化酶和ACC氧化酶，繼而釋放乙烯，增加皂甙合成。同時，皂甙合成途徑中的關(guān)鍵酶-鯊烯合成

4、酶和鯊烯環(huán)氧酶基因轉(zhuǎn)錄水平提高，β-香樹素合成酶蛋白水平積累增加。我們抑制Cle誘導(dǎo)的單線氧的產(chǎn)生或者乙烯的合成均能抑制皂甙的合成，而用單線氧或乙烯分別單獨(dú)直接處理人參細(xì)胞則可以誘導(dǎo)皂甙合成。這些結(jié)果顯示，Cle誘導(dǎo)產(chǎn)生的單線氧和乙烯對皂甙合成都是必需的，并且單線氧可能作用于乙烯的上游。 (2)非生物脅迫誘導(dǎo)水稻OsRAN2基因表達(dá)變化的研究 小G蛋白Ran是一種主要分布于細(xì)胞核內(nèi)的蛋白質(zhì)，分子量大約為25kD。分子結(jié)構(gòu)

5、分析表明，該蛋白屬于原癌基因Ras大家族中的一員，因此得名Ran(Ras-related nuclearprotein)。Ran在核質(zhì)問物質(zhì)運(yùn)輸、有絲分裂中紡錘體的形成以及核膜的安裝方面具有重要作用。我們在實驗中發(fā)現(xiàn)，將水稻小苗在黑暗中水平放置給予90度重力刺激9h時，水稻根部以上葉鞘區(qū)約1厘米長的區(qū)段(LSS)OsRAN2基因的表達(dá)下降，并且僅在上半部葉鞘區(qū)表達(dá)。用IAA，ABA，NaCl分別處理時，水稻LSS部位OsRAN2基因的表