SO2對(duì)擬南芥干旱生理的影響及NR途徑的調(diào)節(jié)作用.pdf

1、二氧化硫(SO2)是一種常見(jiàn)的空氣污染物，過(guò)去人們主要集中于其毒性機(jī)理的研究。然而近期研究發(fā)現(xiàn)，SO2在植物響應(yīng)病原菌侵染、鎘、鋁等多種脅迫的過(guò)程中發(fā)揮了一定的作用。本文選取野生型和硝酸還原酶(NR)缺失突變體nia1nia2擬南芥為實(shí)驗(yàn)材料，研究SO2預(yù)暴露對(duì)干旱脅迫期間擬南芥植株生長(zhǎng)狀況、氧化還原系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、相關(guān)基因表達(dá)水平的影響，并分析NR介導(dǎo)的NO合成在SO2對(duì)擬南芥干旱適應(yīng)性的調(diào)整過(guò)程中可能發(fā)揮的作用。主要研究結(jié)果

2、如下:
　　1.SO2預(yù)暴露通過(guò)調(diào)節(jié)干旱期間擬南芥相關(guān)生理指標(biāo)的變化進(jìn)而增強(qiáng)其干旱適應(yīng)性。
　　(1)隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，野生型和突變體擬南芥植株萎蔫程度加劇，葉片相對(duì)含水量減少;SO2預(yù)暴露減輕了干旱引發(fā)的植株萎蔫并減緩了干旱期間葉片相對(duì)含水量的降低，增強(qiáng)了擬南芥的干旱適應(yīng)性，但SO2預(yù)處理對(duì)干旱期間野生型和突變體擬南芥的影響程度不同。
　　(2)干早期間兩種擬南芥中H2O2和MDA含量顯著升高，SOD、POD、

3、GPX、GST活性顯著提高、GSH含量顯著增加;SO2預(yù)暴露進(jìn)一步誘導(dǎo)了干旱期間擬南芥SOD、POD、GPX活性的提高、促進(jìn)了GSH含量的升高、阻止了干旱期間H2O2和MDA含量的升高;與突變體相比，SO2預(yù)暴露能更有效地提高干旱期間野生型SOD、POD、GPX活性及GSH含量，并更有效地降低野生型中H2O2及MDA的含量。表明SO2預(yù)暴露能誘導(dǎo)干旱期間擬南芥抗氧化能力的提升，從而緩解干旱引發(fā)的氧化損傷，且NR途徑可能參與SO2對(duì)干旱期

4、間擬南芥氧化還原系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。
　　(3)干旱期間兩種擬南芥中脯氨酸和可溶性糖含量逐漸增加;SO2預(yù)暴露進(jìn)一步促進(jìn)了干旱脅迫下野生型擬南芥中脯氨酸的積累，但對(duì)突變體無(wú)顯著促進(jìn)作用;SO2預(yù)暴露還可顯著提高干旱脅迫下兩種擬南芥中的可溶性糖含量，且提高幅度相近。表明NR途徑可能參與SO2預(yù)暴露提高干旱期間擬南芥脯氨酸含量的過(guò)程。
　　2.SO2預(yù)暴露通過(guò)調(diào)節(jié)干旱期間擬南芥相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)其干旱適應(yīng)性。
　　(1)干旱條

5、件下兩種擬南芥中DREB2A、DREB2B、CBF4及其下游基因RD29A均顯著上調(diào)表達(dá)，并且隨著干旱時(shí)間的延長(zhǎng)表達(dá)量逐漸升高;SO2預(yù)暴露顯著提高了非干旱條件下野生型擬南芥中DREB2A、DREB2B、CBF4及RD29A的表達(dá)量并且進(jìn)一步提高了干旱條件下野生型中DREB2A、DREB2B及RD29A的表達(dá)量;SO2亦能提高非干旱條件下突變體擬南芥中DREB2A及RD29A的表達(dá)量，并顯著提高干旱5d時(shí)突變體中DREB2B的表達(dá)量，但

6、提高幅度小于野生型。表明NR途徑可能參與SO2預(yù)暴露誘導(dǎo)干旱條件下擬南芥干旱響應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)的過(guò)程。
　　(2)干旱期間兩種擬南芥中MIR398a轉(zhuǎn)錄水平顯著降低，而其靶基因CSD1、CSD2上調(diào)表達(dá);SO2預(yù)暴露可誘導(dǎo)非干旱條件下兩種擬南芥中MIR398a表達(dá)量降低，并進(jìn)一步促進(jìn)干旱條件下野生型中MIR398a表達(dá)量的降低及CSD1、CSD2表達(dá)量的升高，而對(duì)干旱條件下突變體中MIR398a和CSD2的表達(dá)水平無(wú)明顯影響。表明N

7、R途徑可能參與調(diào)節(jié)SO2預(yù)暴露對(duì)干旱條件下擬南芥MIR398a及其靶基因轉(zhuǎn)錄的影響。
　　3.SO2預(yù)暴露后干旱條件下野生型擬南芥中NOS活性和突變體相近，而由于突變體中NR途徑的缺失間接表明SO2預(yù)暴露后干旱條件下野生型中NO含量高于突變體;SO2預(yù)暴露后再用外源NO供體SNP處理擬南芥可進(jìn)一步提高其干旱適應(yīng)性。
　　研究結(jié)果表明，SO2預(yù)暴露能不同程度地促進(jìn)干旱期間兩種擬南芥抗氧化能力的提升、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累、干旱響應(yīng)