NO对提高植物耐盐性的作用.ppt

NO对提高植物耐盐性的作用 演讲人：薄乐涛 背景 一氧化氮(nitric oxide，NO)是植物体内一种新发现的信号分子，自从Delledolme等1998年发现NO可以作为植物抗病反应的信号分子后，NO在植物学的研究引起了植物学界的密切关注。大量的研究结果表明NO能够提高植物对生物和非生物胁迫的耐受反应，例如抗病(Delledorme等1998)，耐干旱(Garcia-Mata等2001)、盐胁迫(Uchida等2002)和细胞凋亡(Cristina-Pedroso等2000)。在植物体内主要通过一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)和硝酸还原酶(nitrate reductase，NR)的催化合成。 NR途径 硝酸还原酶NR是高等植物调控氮代谢和碳代谢的限速酶和关键酶，在植物生长发育过程中发挥关键作用。在光合活性受到抑制时，催化硝酸根还原成亚硝酸根，其催化反应方程式为： N03-+NADH+H+ → N02-+NAD + +H20 亚硝酸根再以NADH作为辅基，通过酶促反应产生NO NOS途径 一氧化氮合酶(NOS)可以催化精氨酸转化为瓜氨酸，同时生成NO。研究表明NOS是动物体内NO产生的主要途径。 NO对植物生理过程的调控作用 NO主要通过引起植物过敏反应(hypersensitive response，HR)、调控植物细胞生长、响应逆境生理等几个方面对植物生理活动进行调节。与其它活性物质如H202一样，NO参与对植物生理活动调控的过程也是其对植物实现伤害的过程，但是这种作用表现明确的剂量效应，即低浓度保护、高浓度伤害。 盐胁迫对植物的影响 盐胁迫是影响农业生产的重要逆境因素(Rengasamy 2006)。土壤中盐度过高时，就会对生长在其中的植物产生毒害。高盐生境对植物的伤害主要表现在：一方面，打破了植物体的离子平衡，导致代谢的紊乱；另一方面，使过多的Na+运输到植物地上部分，引起植物叶片受害、从而降低了植物体的光合作用，阻碍了植物的生长发育，甚至导致植株死亡(Hasegawa et a1．2000)。盐胁迫主要通过渗透胁迫和离子毒害对植物产生毒害(Zhu 2003)。 盐胁迫对植物生理生化特性的影响 盐胁迫使叶绿体中类囊体膜成分与超微结构发生改变 盐胁迫对叶绿素含量以及光能吸收和转换的产生重大负面影响 盐胁迫对光合酶的影响 导致内源激素的改变 植物中NO的信号转导机制 NO对植物的调控作用表现为两个方面：作为生理活性分子直接参与植物的生命活动，以信号物质间接作用于植物生理反应。 NO是植物防御反应中的关键信使。在逆境条件下，植物体内NO主要以依赖于cGMP和不依赖于eGMP两条途径来介导其信号转导作用(Durner等1998)。前者NO通过与其受体鸟苷酸环化酶(guaaylate cyclase，GC)的铁离子结合而提高其活性，结果导致细胞内第二信使cGMP生成的增加，激活依赖于eGMP的蛋白激酶，最终诱导植物PAL和PR-1等与抗逆相关基因的表达。在不依赖于cGMP途径中，NO是通过抑制顺乌头酸酶等含非血红素铁类的酶活性来实施其信号转导功能，植物胞质顺乌头酸酶同工酶被NO氧化失活后可能转变为铁调节蛋白，进而调节体内铁稳态来参与对生物胁迫的应答。 NO与植物激素之间的互作 NO与脱落酸(ABA) NO与茉莉酸(JA) NO与水杨酸(SA) NO与生长素(IAA) N0与细胞分裂素(CTK) NO与乙烯 NO与植物激素之间的相互作用的机理还不十分清楚，迄今为止，NO提高植物耐盐性机制，特别是盐胁迫下NO与ABA等信号分子之间相互作用的机理还未见相关报道。 Peroxisomes Are Required for in Vivo Nitric Oxide Accumulation in the Cytosol following Salinity Stress of Arabidopsis Plants（Plant Physiology，2009，IF：6.555 ） Exogenous nitric oxide improves seed germination in wheat against mitochondrial oxidative damage induced by high salinity（Environmental and Experimental Botany，2009，IF：2.578 ） Exogenous nitric oxide protect cucumber roots against oxidative stress induced by salt stress（Plant Physiology and B