黃酮醇在植物鹽脅迫應(yīng)答中的作用.pdf

1、鹽旱等非生物脅迫下，植物細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)(ReactiveOxygen Species，ROS)，引起嚴(yán)重的氧化傷害。植物通過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化形成了其自身復(fù)雜、高效的活性氧應(yīng)答與清除機(jī)制。多數(shù)植物主要通過(guò)合成多種酶促和非酶促的活性氧清除劑來(lái)消除活性氧。黃酮類化合物是一類主要的非酶促的活性氧清除劑，在鹽旱等脅迫下合成能力明顯增強(qiáng)。黃酮類化合物（又稱類黃酮）是一類低分子量次生代謝物，可分為黃酮醇和花青素等六大類。它們的抗氧性和在植物中

2、的分布存在明顯差異，其中黃酮醇的抗氧化性最強(qiáng)。現(xiàn)在，有關(guān)類黃酮耐逆作用的研究主要集中在總黃酮或花青素上，而特異分析黃酮醇的作用還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
　　黃酮醇由黃酮醇合成酶(flavonol synthase，F(xiàn)LS)催化二氫黃酮醇合成的，擬南芥中共有6個(gè)FLS，其中FLS1活性最高，F(xiàn)LS1較低，其他幾個(gè)沒(méi)有活性。已有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)LS1突變體fls1-3中黃酮醇含量明顯降低，而FLS1過(guò)表達(dá)擬南芥中黃酮醇含量無(wú)顯著變化。本實(shí)驗(yàn)室前期從小

3、麥漸滲系耐鹽抗旱品種山融3號(hào)(SR3)中克隆了一個(gè)FLS基因TaFLS1，其過(guò)表達(dá)擬南芥中積累了更多的黃酮醇。本論文以TaFLS1過(guò)表達(dá)擬南芥株系及fls1-3為材料，結(jié)合藥理學(xué)分析，系統(tǒng)研究了黃酮醇在耐鹽中的作用和生理基礎(chǔ)。
　　1.黃酮醇的富集提高擬南芥的耐鹽性
　　結(jié)果表明，與野生型相比，突變體fls1-3幼苗的抗鹽性明顯降低，而TaFLS1過(guò)表達(dá)系幼苗的抗鹽性明顯提高。土壤中澆灌鹽水實(shí)驗(yàn)表明，鹽處理后野生型和突變體植

4、株的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，其中突變體抑制更嚴(yán)重，接近死亡，而過(guò)表達(dá)系植株的生長(zhǎng)狀況明顯較好。藥理學(xué)分析顯示，外源黃酮醇處理也提高了野生型和突變體幼苗及植株的耐鹽能力。這些結(jié)果顯示，黃酮醇提高植物的耐鹽能力。在萌發(fā)階段，鹽脅迫下TaFLS1過(guò)表達(dá)系的萌發(fā)率明顯高于野生型，外源黃酮醇也具有類似效應(yīng);但有趣的是，鹽脅迫下突變體的萌發(fā)率也明顯高于野生型，并與TaFLS1過(guò)表達(dá)系相似。
　　為了分析黃酮醇提高耐鹽能力與其抗氧化性的關(guān)系，我們利用

5、NBT和DAB染色分別顯示體內(nèi)超氧根離子（O2-）和過(guò)氧化氫(H2O2)的含量。結(jié)果表明，在鹽處理下，與野生型相比，TaFLS1過(guò)表達(dá)株系葉片染色較淺，O2-和H2O2含量明顯降低，相反突變體染色最深，兩種ROS的含量最高。同樣，外源黃酮醇處理也明顯降低野生型和突變體中O2-和H2O2含量。結(jié)果說(shuō)明，黃酮醇可以增強(qiáng)對(duì)活性氧的清除能力，降低了植物體內(nèi)的活性氧積累水平，從而提高植物的耐鹽性。
　　2.黃酮醇的富集提高擬南芥對(duì)H2O2的

6、抗性
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證黃酮醇與抗氧化能力的關(guān)系，我們分析了不同株系對(duì)外源H2O2處理的耐受性。結(jié)果顯示，在擬南芥幼苗以及成苗階段，與野生型相比，突變體fls1-3對(duì)外源H2O2的耐受性性明顯降低，而TaFLS1過(guò)表達(dá)系則正好相反;外源黃酮醇處理也明顯提高野生型和突變體的抗氧化能力。但在萌發(fā)階段，與鹽脅迫處理一樣，突變體fls1-3和TaFLS1過(guò)表達(dá)系的萌發(fā)率相似，均明顯高于野生型。NBT和DAB染色結(jié)果表明，與野生型相比，Ta

7、FLS1過(guò)表達(dá)株系葉片中的ROS水平明顯降低，而突變體則明顯提高。
　　3.黃酮醇降低對(duì)ABA的敏感性
　　ABA是一種重要的脅迫應(yīng)答相關(guān)激素，因而我們進(jìn)一步分析了黃酮醇提高耐鹽能力與ABA的關(guān)系。與野生型相比，TaFLS1過(guò)表達(dá)株系幼苗在ABA處理下的生長(zhǎng)狀態(tài)明顯較好，而突變體相反，表明黃酮醇能降低對(duì)ABA的敏感性。外源施加黃酮醇也降低了野生型和突變體對(duì)ABA的敏感性。而在萌發(fā)階段，與鹽脅迫處理相似，突變體和TaFLS1過(guò)