论文部分内容阅读
γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)是一种非蛋白组分氨基酸,普遍存在于原核和真核生物中。在高等植物中,GABA是一种渗透物质,参与植物对逆境胁迫的响应。GABA也可以作为一种信号分子参与细胞内多种基因的表达调控。有研究表明GABA可以促进乙烯合成,但GABA如何参与乙烯的合成及其有关的信号途径尚未可知。本研究以烟草(Nicotiana tabacum. SR1)幼苗为研究材料,以乙烯合成及其信号过程中的促分裂原蛋白激酶基因(MAPK)、ACC合酶基因(ACS1)、ACC氧化酶基因(ACO1)、烟草II类受体基因(NTHK2)、烟草EIN3类基因(EIL3/4)为切入点,以乙烯合成途径和信号途径的抑制剂(CoCl2、AgNO3)来处理植物材料,以半定量RT-PCR技术,探讨了GABA信号和这些基因表达的关系,以期明确GABA信号在乙烯合成和信号途径中的作用。得到如下结果和结论:1.本研究通过半定量RT-PCR分析不同浓度的GABA对MAPK基因和ACS1基因表达的影响,发现1 mmol/L GABA可引起MAPK基因表达量的增加,10 mmol/L GABA能促进ACS1基因的表达。表明较低浓度GABA(1mmol/L)引起细胞的生理效应可能与MAPK途径有关,而较高浓度GABA (10-100mmol/L)对细胞的生理效应可能与乙烯信号有关。2.在GABA处理烟草6h、12h两个时间点,GABA都增强了烟草根中ACO1基因的表达量,进一步表明GABA参与了烟草乙烯生物合成途径。在不同组织器官中(叶和根),GABA对烟草幼苗ACO1基因的表达存在差异,表明烟草根和叶对GABA信号响应的敏感性不同,这可能与叶和根对GABA的感知存在不同的响应机制有关。3.用50μmol/L CoCl2处理烟草幼苗,在6h、12h两个时间点都明显抑制了烟草幼苗中ACO1基因的表达,用CoCl2与GABA共同处理烟草幼苗6h,GABA提高了ACO1基因的表达量,表明GABA缓解了CoCl2对烟草ACC氧化酶ACO1基因表达的抑制作用。4.在烟草的根中,GABA处理6h和12h对NTHK2基因(烟草II类乙烯受体基因)的表达有不同影响, 6h时GABA增强NTHK2基因的表达。这一结果表明GABA信号参与烟草乙烯受体NTHK2的基因表达存在时间效应;GABA可能作为信号分子通过促进烟草乙烯受体NTHK2基因的表达而参与乙烯信号途径。5. 10μmol/L AgNO3处理烟草幼苗6h,烟草EIN3类基因EIL3/4表达量减少,表明AgNO3抑制EIL3/4基因的表达;添加GABA后,EIL3/4基因表达量明显增加。其调节机制可能有两种:一是GABA信号通过不依赖与乙烯的信号途径到达细胞核内,参与了EIL3/4基因的表达;另一种可能是GABA信号刺激更多的乙烯合成,进而促进烟草EIN3类基因EIL3/4基因的表达。