GSNOR1参与拟南芥过氧化氢诱导的水杨酸信号途径的功能研究

• 作 者: 张天茹
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: H2O2 cat2 GSNOR1 GSNO SA

传统的观点认为活性氧（ROS）诱导的体内氧化胁迫具有毒性效应,然而越来越多的证据表明ROS是植物体内应对外界胁迫因子（如干旱、病虫害等）的重要信号分子,其中过氧化氢（H₂O₂）是ROS中具有最稳定性和较强活性的自由基,介导水杨酸（SA）有关的植物免疫反应。与H₂O₂相似,谷胱甘肽亚硝基硫醇（GSNO）也被认为是一种重要信号分子,也参与调控SA有关的防御反应,但是H₂O₂与GSNO之间是否存在相互作用,进而影响SA相关途径还不是很清楚。因此,本研究选用了拟南芥过氧化氢酶突变体cat2和谷胱甘肽亚硝基硫醇还原酶突变体gsnor1-3作为研究材料,分析了H₂O₂与GSNO调控SA途径的相关性。研究发现CAT2突变导致的H₂O₂积累不仅诱导SA的合成,而且显著性地激活SA下游防御基因（如PR1）表达和叶片自发性细胞死亡现象。然而GSNOR1突变则完全阻断了H₂O₂诱导的SA积累和信号。转录组学研究进一步发现,cat2 gsnor1-3双突变体几乎完全抑制了H₂O₂诱导的SA合成和信号基因表达。这些结果表明GSNO负调控H₂O₂诱导的SA信号途径。另一方面,为了进一步解析GSNO介导H₂O₂信号途径的调控机制,本研究利用激光共聚焦显微镜观察叶片和根尖ROS水平、测定谷胱甘肽含量以及乙醇酸氧化酶酶活等指标,发现与cat2相比,cat2 gsnor1-3双突变体内H₂O₂含量及诱导的氧化胁迫强度没有明显削弱。转录组学证据和抗氧化酶活分析发现,GSNOR1突变并没有增强主要的H₂O₂代谢酶的活性及其相关基因表达。进一步分析发现,外源高水平ROS诱导剂（百草枯）未显著地诱导gsnor1-3突变体内的ROS响应基因表达。因此我们得出结论,GSNO负调控H₂O₂诱导的SA信号途径是通过影响H₂O₂的下游信号途径而不是抑制H₂O₂的含量。