血紅素加氧酶-一氧化碳信號系統(tǒng)參與生長素調(diào)控的黃瓜不定根發(fā)生.pdf

1、生長素作為調(diào)節(jié)植物發(fā)育進(jìn)程的重要激素，在調(diào)控植物根系發(fā)育的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中起著舉足輕重的作用。最近研究表明，血紅素加氧酶（HO）產(chǎn)生的一氧化碳（CO）在動物細(xì)胞中也起著生理信號分子或生物活性小分子的功能，如調(diào)控炎癥反應(yīng)，并影響著細(xì)胞的繁殖和各種生長因子的合成。
　　 為了深入揭示在生長素與HO/CO信號系統(tǒng)在植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系，我們研究了HO/CO信號系統(tǒng)在黃瓜不定根發(fā)生過程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)生長素運(yùn)輸抑制劑萘基鄰氨甲酰苯甲

2、酸（NPA）不但能阻止生長素調(diào)控的不定根的發(fā)生，而且能減弱HO的活性及其產(chǎn)物CO的產(chǎn)生。但是，IAA，Hematin或CO飽和溶液均能緩解NPA對不定根形成的抑制。LAA和Hematin處理能迅速上調(diào)HO-1蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)HO活性和CO釋放。HO-1專一性抑制劑ZnPPIX能逆轉(zhuǎn)IAA和Hematin對不定根發(fā)生及HO/CO信號系統(tǒng)的誘導(dǎo)作用。作為HO的產(chǎn)物，CO溶液可以緩解ZnPPIX對不定根發(fā)生的抑制作用。分子生物學(xué)證據(jù)進(jìn)一步顯示

3、ZnPPIX和NPA類似，下調(diào)DnaJ-like基因CSDNAJ-1和鈣調(diào)蛋白激酶基因CSCDPK1/5；CO飽和溶液不但以濃度依賴性的逆轉(zhuǎn)NPA對不定根的抑制作用，而且能提高內(nèi)源CO的含量，并上調(diào)CSDNAJ-1和CSCDPK1/5轉(zhuǎn)錄本。上述結(jié)果表明在黃瓜不定根形成中，生長素激活HO活性，并提高CO的含量，從而進(jìn)一步激發(fā)起一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。
　　 另外，實(shí)驗(yàn)還顯示Hemin對黃瓜不定根發(fā)生的誘導(dǎo)作用還可以被NOS的抑制劑L

4、-NAME和L-NNA或NO的清除劑MB所抑制。而且，Htemin誘導(dǎo)的內(nèi)源NO含量的上升也同樣被L-NAME和ZnPPIX所阻斷。時(shí)間進(jìn)程分析顯示，CO飽和溶液能夠誘導(dǎo)內(nèi)源NO的合成，但NO的專一性清除劑cPTIOk芝轉(zhuǎn)了CO對NO的合成以及不定根發(fā)生。使用激光共聚焦技術(shù)結(jié)合NO熒光探針DAF-2 DA研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，Hemin或CO處理黃瓜幼苗52h顯著誘導(dǎo)不定根原基和分生組織部位NO的合成。考慮到動物中CO的主要生理功能都是

5、cGMP介導(dǎo)的，我們進(jìn)一步探討了cGMP在Hemin調(diào)控不定根信號通路中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GC的抑制劑ODQ和LY83583顯著減弱了Hemin對不定根的誘導(dǎo)，但上述抑制作用可以被8-Br-cGMP恢復(fù)。
　　 綜上所述，通過黃瓜不定根發(fā)生的研究，我們在藥理學(xué)，生理學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出結(jié)論，HO/CO信號系統(tǒng)在調(diào)控植物根系發(fā)育的過程中還受到生長素的調(diào)控，而且可能與NO/cGMP、和CDPKs以及DnaJ-like蛋白構(gòu)成