HO,Ca/CaM在ABA诱导的玉米叶片抗氧化防护中的作用及其信号转导

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采用二甲基联苯胺(3,3-diaminobenzidine DAB)染色的组织化学和CeCl<,3>染色的细胞化学方法研究结果显示,外源脱落酸(abscisic acid,ABA)处理30min后,H<,2>O<,2>开始在主脉和侧脉上产生,并在2-4h H<,2>O<,2>积累达到最多。在叶肉细胞和微管束鞘细胞中,ABA诱导的H<,2>O<,2>产生仅发生在质外体,且主要积累在朝向大的细胞间隙的叶肉细胞壁上。然而,ABA并不诱导叶绿体、线粒体、过氧化物体中H<,2>O<,2>产生。NADPH氧化酶抑制剂以及活性氧(ractive oxygen species,ROS)清除剂的施用表明ABA诱导的H<,2>O<,2>产生需要NADPH氧化酶参与,而且H<,2>O<,2>参与了ABA诱导的叶绿体和细胞溶质抗氧化防护酶,如超氧物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的提高。 ABA缺失突变体vp5和野生型玉米叶片研究结果显示,离体玉米植株在遭受水分胁迫处理1h时,H<,2>O<,2>开始产生,并在2-4h积累最多,且水分胁迫诱导玉米野生型叶片质外体、叶肉细胞的叶绿体、维管束鞘细胞的线粒体、过氧化物酶体、木质部导管中H<,2>O<,2>产生。DAB染色的组织化学结果显示,NADPH氧化酶抑制剂DPI、H<,2>O<,2>清除剂CAT以及O<,2><->清除剂SOD预处理,几乎完全消除了水分胁迫诱导的玉米野生型叶片H<,2>O<,2>积累。另一方面,细胞化学的研究结果进一步显示,这几种抑制剂的施用虽然阻止了水分胁迫诱导的质外体H<,2>O<,2>产生,但对水分胁迫诱导的玉米叶片叶肉细胞的叶绿体、维管束鞘细胞中的线粒体、过氧化物酶体H<,2>O<,2>产生并没有影响。这些结果表明质外体是水分胁迫诱导玉米叶片H<,2>O<,2>积累的主要来源,NADPH氧化酶参与了水分胁迫诱导的质外体H<,2>O<,2>积累,但叶片细胞内H<,2>O<,2>的积累并不依赖质外体H<,2>O<,2>积累。此外,ABA抑制剂钨酸盐的施用也几乎完全消除了水分胁迫诱导的野生型玉米叶片质外体H<,2>O<,2>的产生,但对水分胁迫诱导的玉米叶片叶肉细胞的叶绿体、维管束鞘细胞中的线粒体、过氧化物酶体H<,2>O<,2>产生并没有影响。与野生型玉米植株相比,水胁迫诱导的ABA突变体vp5叶片质外体H<,2>O<,2>积累显著受到抑制,但维管束鞘细胞中的线粒体以及过氧化物酶体H<,2>O<,2>产生几乎没有差别;外源ABA的施用恢复了突变体玉米植株叶片质外体H<,2>O<,2>产生。这些结果表明水分胁迫通过依赖和不依赖ABA两种途径诱导H<,2>O<,2>的产生,依赖内源ABA积累的途径参与了水分胁迫诱导的质外体H<,2>O<,2>产生,不依赖ABA途径参与 南京农业大学博士学位论文:H<,2>O<,2>,Ca<2+>/CaM在ABA诱导的玉米叶片抗氧化防护中的作用及其信号转导了水分胁迫诱导的叶绿体、线粒体、过氧化物酶体H<,2>O<,2>产生;水分胁迫下,ABA是质外体H<,2>O<,2>产生的关键诱导子。 对ca<2+>/CaM在ABA或水分胁迫诱导的玉米叶片抗氧化防护的作用以及CaM和H202之间的关系进行的研究结果显示,外源ABA、H<,2>O<,2>或水分胁迫处理均显著提高了玉米叶片叶肉细胞原生质体细胞溶质Ca<2+>([Ca<2+>]<,i>)、玉米叶片中CaM含量、叶绿体和细胞溶质抗氧化防护酶SOD、APX、GR活性以及CaM、SOD、cAPX,GR1的表达。而施用Ca<2+>抑制剂或CaM拮抗剂的研究结果表明Ca<2+>/CaM参与外源ABA或水分胁迫提高的抗氧化酶活性及它们相关基因的表达。此外,对外源ABA或水分胁迫诱导的CaM和H<,2>O<,2>产生的时间进程对比以及CaM拮抗剂或NADPH氧化酶抑制剂、H<,2>O<,2>清除剂分别对H<,2>O<,2>或CaM产生影响的研究表明,CaM含量的增加早于H<,2>O<,2>的产生;ABA或水分胁迫诱导的CaM含量的增加激活NADPH氧化酶产生H<,2>O<,2>,H<,2>O<,2>又影响CaM水平,进而提高不同亚细胞分隔抗氧化酶活性及它们有关基因的表达。此外,施用ABA抑制剂的研究表明,水分胁迫积累的内源ABA参与水分胁迫诱导的Ca<2+>/CaM和H<,2>O<,2>的增加以及抗氧化防护系统的提高。这些研究结果明显意味着Ca<2+>/CaM和H<,2>O<,2>之间的交谈在外源ABA或水分胁迫积累的ABA诱导的信号转导中起重要作用。
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