二氧化硫調節(jié)鋁和干旱脅迫下小麥種子萌發(fā)的信號機理研究.pdf

1、二氧化硫(SO2)一直被認為是對動物體有嚴重危害的一種大氣污染物，然而，近年來研究發(fā)現(xiàn)，SO2在動物體中可以作為一種內源信號分子，具有改變心率、舒張血管、抗動脈硬化等生物學功能。SO2在植物體中能否作為信號分子，參與調節(jié)植物體內的生理活動尚不清楚。本文以NaHSO3與Na2SO3(1:3，M/M)為SO2供體，探討了SO2調節(jié)鋁(Al3+)脅迫和干旱脅迫下小麥種子萌發(fā)的信號機理。Al3+脅迫對小麥種子的萌發(fā)有強烈的抑制作用，隨著Al3+

2、脅迫濃度的增加，其對小麥種子萌發(fā)的抑制效應逐漸增強。當濃度為15 mmol/L時，小麥種子的發(fā)芽率為對照組的50％，因此將15mmol/L作為Al3+脅迫對小麥種子萌發(fā)的半抑制濃度。本文研究發(fā)現(xiàn)，SO2信號能明顯提高鋁脅迫下小麥種子的發(fā)芽率，提高還原糖和可溶性蛋白的含量，促進淀粉酶和酯酶活性的上升，表明SO2信號能誘導水解酶活性的表達，進而有助于儲藏物質的動員，促進小麥種子的萌發(fā)?；钚匝醯倪M發(fā)及其導致的氧化損傷，是Al3+脅迫抑制種子萌

3、發(fā)的重要事件之一。本文研究發(fā)現(xiàn)，SO2信號能顯著降低超氧陰離子(·O2-)和過氧化氫(H2O2)等活性氧(ROS)的水平及膜脂過氧化產物丙二醛(MDA)的含量，緩解鋁脅迫帶來的氧化損傷；進一步研究發(fā)現(xiàn)，SO2信號可以顯著提高過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)過氧化氫酶(CAT)的活性，降低脂氧合酶(LOX)的活性，上述結果表明，SO2作為抗氧化信號參與了Al3+脅迫下小麥種子的抗逆反應。
　　與Al3+脅迫相類似，

4、干旱脅迫同樣也可以造成植物體中活性氧進發(fā)，引起氧化損傷。本文探查了種子萌發(fā)過程中SO2信號是否對干旱脅迫引起的氧化損傷也具有類似的緩解效應。以PEG-6000模擬干旱脅迫，SO2信號能顯著提高干旱脅迫下小麥種子的發(fā)芽率，上調還原糖和可溶性蛋白的含量，增強淀粉酶和酯酶的活性，顯著降低·O2-、H2O2和MDA的含量，提高POD、APX和CAT活性，降低LOX活性。上述結果表明，在干旱脅迫下SO2信號有利于小麥種子貯藏物質的動員，提高小麥種

5、子萌發(fā)過程中的抗氧化能力，有助于小麥種子的萌發(fā)。
　　硫化氫(H2S)是植物體中一種新的氣體信號分子，參與了種子萌發(fā)、根形態(tài)建成、氣孔關閉、抗逆反應等許多生理過程。我們研究發(fā)現(xiàn)，SO2信號能顯著上調鋁或干旱脅迫下小麥萌發(fā)種子中內源H2S的含量，暗示了SO2可能是通過內源H2S的信號轉導途徑，介導了種子萌發(fā)進程及抗逆反應。糊粉層細胞是維持種子活力和控制種子萌發(fā)的不可缺少的重要組織。種子萌發(fā)時，胚合成的赤霉素(GA)刺激糊粉層合成并分

6、泌各種水解酶類至胚乳貯藏器官，將其降解為小分子的營養(yǎng)物供胚生長，進而發(fā)育成整個植株。糊粉層細胞在完成合成與分泌水解酶的作用之后，逐漸趨于死亡，這一過程是一個典型的細胞程序性死亡(PCD)過程。本文以小麥種子糊粉層為實驗材料，考查了H2S信號在延緩小麥種子糊粉層PCD的作用，實驗結果表明，H2S信號能明顯延緩GA誘導的糊粉層PCD進程，延長糊粉層細胞合成與分泌淀粉酶的時間，暗示了SO2可能通過上調內源H2S信號，延緩小麥糊粉層PCD進程，