【摘 要】
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硫化氢(Hydrogen Sulfide, H2S)是植物中与一氧化氮(Nitric Monoxide, NO)、一氧化碳(Carbon Monoxide, CO)一样具有生理功能的气体分子,参与调节植物的生长发育和应激反应。
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硫化氢(Hydrogen Sulfide, H2S)是植物中与一氧化氮(Nitric Monoxide, NO)、一氧化碳(Carbon Monoxide, CO)一样具有生理功能的气体分子,参与调节植物的生长发育和应激反应。研究表明,外源H2S气体可以明显提高草莓和西蓝花等农产品的抗氧化能力,从而延缓这些农产品的采后保鲜。其次对模式植物拟南芥H2S重要的合成酶基因DESl缺失突变体(des1)的研究发现H2S负调控细胞自噬。这些研究暗示H2S可能调控植物的衰老相关过程。然而,植物中H2S调控植物的衰老的相关分子机制仍然不太清楚。本论文利用模式植物拟南芥作为研究材料,通过克隆了拟南芥体内三个H2S产生酶基因LCD、DCD和DES1,成功获得过表达转基因株系,为揭示内源H2S调控植物衰老的机制解析提供了必要的遗传材料。本文进一步结合分子生物学、遗传学和生物化学等多种手段研究H2S对拟南芥叶片衰老的调控机制。光照是影响植物衰老的一个重要外源因素,黑暗诱导衰老被认为是研究植物衰老最理想模型。我们研究发现黑暗条件下,DES1过表达转基因植株显著缓解离体叶片叶绿素的降解；同时,不同外源H2S供体处理拟南芥离体叶片也明显抑制叶绿素和脱镁叶绿酸a的降解,但是却显著上调衰老标志基因SAG12、SAG20和SEN4的基因表达,加速叶片的衰老进程以及叶片细胞死亡。进一步实验证明,H2S同样可以加速拟南芥活体植株的叶片衰老。由于抗氧化与叶片衰老息息相关,我们测定H2S处理的拟南芥叶片的氧化还原状态,我们发现H2S不仅没有增强叶片的抗氧化能力,而且显著提高了植物叶片H2O2的水平。此外,黑暗条件下,H2S诱导叶片衰老标志性基因SAG12等的表达。同时,正常光照条件下,相同浓度的H2S处理并没有对拟南芥造成明显的生长抑制和叶片死亡。暗示该浓度H2S加速黑暗诱导的衰老可能与其毒性无关。最后,通过对NO含量上升突变体gsnorl-3研究发现,提高NO含量可以缓解H2S对拟南芥叶片叶绿素降解的抑制作用,推测H2S和NO信号在调控拟南芥衰老过程中可能存在"cross talk"机制。综上所述,我们的结果揭示硫化氢可能作为一种信号分子或调节子促进黑暗诱导的叶片衰老进程。
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