【摘 要】
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5’-三磷酸腺苷(ATP)可由细胞内释放到细胞外,形成细胞外ATP(extracellular ATP,eATP)。细胞外ATP作为信号分子通过特定的信号转导机制参与调节植物的生长发育、细胞代谢和防御反应。本文以烟草悬浮细胞(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为实验材料,研究了细胞外ATP对壳聚糖诱导的ROS水平和PAL活性变化的影响;并以拟南芥(Ara
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5’-三磷酸腺苷(ATP)可由细胞内释放到细胞外,形成细胞外ATP(extracellular ATP,eATP)。细胞外ATP作为信号分子通过特定的信号转导机制参与调节植物的生长发育、细胞代谢和防御反应。本文以烟草悬浮细胞(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为实验材料,研究了细胞外ATP对壳聚糖诱导的ROS水平和PAL活性变化的影响;并以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料,研究了细胞外ATP对壳聚糖引起的ROS水平、气孔开度以及叶绿素荧光参数的影响。本文的主要结果如下:(1)以烟草悬浮细胞为实验材料发现,细胞外ATP能够调控壳聚糖引起的烟草悬浮细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)活性的变化。5至20μg·m L-1壳聚糖处理诱导了烟草悬浮细胞细胞内ROS水平逐渐增加。壳聚糖也诱导了PAL活性的增加,其活性在15μg·m L-1壳聚糖处理下达到峰值,此后有所降低。10至40μmol·L-1外源ATP处理未引起烟草悬浮细胞内ROS水平和PAL活性的显著变化。细胞外ATP水平则随壳聚糖浓度的增加而逐渐下降。本文进一步分析了细胞外ATP对壳聚糖引起的ROS水平和PAL活性变化的影响。研究显示,外源施加20μmol·L-1ATP可以有效降低壳聚糖诱导的烟草悬浮细胞ROS水平上升,同时外源ATP也明显减缓了壳聚糖所诱导的PAL活性的上升。上述结果表明,细胞外ATP水平能够影响壳聚糖引起的ROS水平和PAL活性的变化。(2)以野生型(Col-0)和细胞外ATP受体(dorn1-3)缺失突变体拟南芥植株为实验材料发现,细胞外ATP能够调节壳聚糖诱导的拟南芥叶片ROS水平、气孔开度以及叶绿素荧光参数的变化。100μg·m L-1壳聚糖处理导致野生型和突变型拟南芥植株ROS水平显著升高,且野生型ROS水平升高幅度高于突变型。壳聚糖处理也诱导了野生型拟南芥叶片气孔闭合,而较之野生型,突变型拟南芥叶片气孔对壳聚糖处理不敏感。在较低浓度的壳聚糖(25-50μg·m L-1)处理下,野生型拟南芥PSⅡ光化学水平有所提升,较之野生型,突变型拟南芥叶片PSⅡ光化学水平的提升幅度较大。而较高浓度的壳聚糖使拟南芥的光化学水平降低。说明壳聚糖诱导的ROS的产生、气孔的关闭以及叶PSⅡ的光化学水平变化受到了细胞外ATP的调控。综上可知,细胞外ATP在壳聚糖诱导的部分生理反应中发挥调控作用,该研究结果使我们对壳聚糖和细胞外ATP的生理学功能有了进一步的了解。
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