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生长素作为调节植物发育进程的重要激素,在调控植物根系发育的信号转导通路中起着举足轻重的作用。最近研究表明,血红素加氧酶(HO)产生的一氧化碳(CO)在动物细胞中也起着生理信号分子或生物活性小分子的功能,如调控炎症反应,并影响着细胞的繁殖和各种生长因子的合成。为了深入揭示在生长素与HO／CO信号系统在植物信号转导网络中的关系,我们研究了HO／CO信号系统在黄瓜不定根发生过程中的作用。研究发现生长素运输抑制剂萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)不但能阻止生长素调控的不定根的发生,而且能减弱HO的活性及其产物CO的产生。但是,IAA. Hematin或CO饱和溶液均能缓解NPA对不定根形成的抑制。IAA和Hematin处理能迅速上调HO-1蛋白的表达,增强HO活性和CO释放。HO-1专一性抑制剂ZnPPIX能逆转IAA和Hematin对不定根发生及HO／CO信号系统的诱导作用。作为HO的产物,CO溶液可以缓解ZnPPIX对不定根发生的抑制作用。分子生物学证据进一步显示ZnPPIX和NPA类似,下调DnaJ-like基因CSDNAJ-1和钙调蛋白激酶基因CSCDPK1/5;CO饱和溶液不但以浓度依赖性的逆转NPA对不定根的抑制作用,而且能提高内源CO的含量,并上调CSDNAJ-1和CSCDPK1/5转录本。上述结果表明在黄瓜不定根形成中,生长素激活HO活性,并提高CO的含量,从而进一步激发起一系列信号转导过程。另外,实验还显示Hemin对黄瓜不定根发生的诱导作用还可以被NOS的抑制剂L-NAME和L-NNA或NO的清除剂MB所抑制。而且,Hemin诱导的内源NO含量的上升也同样被L-NAME和ZnPPIX所阻断。时间进程分析显示,CO饱和溶液能够诱导内源NO的合成,但NO的专一性清除剂cPTIO逆转了CO对NO的合成以及不定根发生。使用激光共聚焦技术结合NO荧光探针DAF-2 DA研究发现,与对照相比,Hemin或CO处理黄瓜幼苗52h后显著诱导不定根原基和分生组织部位NO的合成。考虑到动物中CO的主要生理功能都是cGMP介导的,我们进一步探讨了cGMP在Hemin调控不定根信号通路中的作用,结果发现GC的抑制剂ODQ和LY83583显著减弱了Hemin对不定根的诱导,但上述抑制作用可以被8-Br-cGMP恢复。综上所述,通过黄瓜不定根发生的研究,我们在药理学,生理学及分子生物学实验的基础上得出结论,HO／CO信号系统在调控植物根系发育的过程中还受到生长素的调控,而且可能与NO/cGMP、和CDPKs以及DnaJ-like蛋白构成紧密的信号转导网络。