磷供应变化下胞外ATP的生理学功能以及NO对胞外ATP调节作用的研究

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细胞外ATP(Extracellular ATP,eATP)是植物重要的信号分子,但其在磷供应变化下的生理学功能及自身水平的变化原因尚不清楚。本文以烟草悬浮细胞(Nicotiana tabacum L.cv,Bright Yellow-2)为材料,对外源磷酸盐摄取前后eATP对细胞生长代谢状况的影响及在磷酸盐不同供应水平下一氧化氮(Nitric oxide,NO)对eATP水平的调节作用进行了研究。得到的主要结果如下:1、通过对比外源磷摄取前后细胞生长情况发现,在缺磷状况下(-P,培养基中缺乏磷盐),烟草悬浮细胞细胞活力较高,而在补充磷后(+P)烟草悬浮细胞的细胞活力有所降低;在缺磷状况下(-P)细胞鲜重较低,而在补充磷后(+P)细胞鲜重增加。通过对比外源磷摄取前后细胞活性氧代谢的情况发现,在缺磷状况下(-P)细胞过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)含量较低但抗氧化酶活性较高,而在补充磷后(+P)细胞H2O2含量增加但抗氧化酶活性降低。通过在不同供磷条件下添加外源ATP发现,外源ATP的添加使-P细胞活力降低,但增加了生长量,升高了H2O2含量,降低了过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性,使超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性略有降低,但无显著性差异。对于+P细胞而言,外源ATP的添加升高了细胞活力,增加了生长量,降低了H2O2含量,降低了POD酶活性,使得CAT酶活性升高,SOD酶活性略有升高但无显著性差异。上述结果表明,细胞eATP具有能够调控细胞活力、细胞鲜重的作用,但具体作用和磷的供应情况相关。2、在低浓度磷酸盐供应下,eATP含量较低,随着磷酸盐浓度逐渐升高,eATP含量也随之升高,但上升幅度减缓。在不同浓度磷酸盐供应水平下,i ATP(Intracellular ATP,i ATP)与eATP含量变化趋势相似,但仍有所差异,说明在不同浓度磷酸盐供给下,eATP的变化还受到了其它因素的影响。NO是磷供应变化下的重要的植物信号分子,故而本文研究了在不同磷酸盐供应水平下eATP的变化是否和NO有关。研究发现,随着磷酸盐供应水平的增加,细胞NO含量不断降低,利用NO的供应剂硝普纳(Nitroprusside,SNP)和合成抑制剂亚硝基左旋精氨酸甲酯(Nitroso-L-arginine methyl ester,L-NAME)进行处理发现,在低浓度磷酸盐供应状况下(0P和0.25P,其中P表示培养基中磷酸盐浓度,1P=1.25 mmol·L-1KH2PO4),NO使得细胞eATP水平和i ATP水平升高;在正常磷水平下(1P),NO使得细胞eATP水平和i ATP水平升高;在高磷水平下(2P),NO使得细胞eATP水平降低而使得i ATP水平升高。综上所述,eATP具有能够调控细胞活力、细胞鲜重和活性氧代谢的作用,但效应和磷的供应情况相关,在不同浓度磷酸盐供给下eATP受NO的调控。以上研究有助于揭示植物细胞对磷供应变化的适应机制,也有助于进一步了解植物eATP所发挥的生理学功能。
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