PLDα1在拟南芥根毛生长及ABA和NaCl处理下主根伸长中作用的研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:huangzhongyan22
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磷脂酶D及其水解产物磷脂酸在植物信号转导途径中具有重要作用,包括参与调控植物生长发育,如根毛的发生及生长、花粉管的萌发及伸长;介导植物对外界环境的响应,如盐胁迫、渗透胁迫、病原微生物感染等;参与多种植物激素的信号转导,如脱落酸、生长素等。目前已有研究证实PLDal是ABA诱导拟南芥气孔关闭过程中一个不可缺少的因素,PLDα1的缺失导致气孔关闭对ABA处理不敏感。但是PLDα1在植物根系响应ABA信号转导链中的作用尚未见报道。此外,外施PLD抑制剂抑制了根毛的发生和生长,但未见在突变体中验证PLDα对于高等植物根毛发育的确切机制。本文以拟南芥PLDα1突变体(pldα1)和野生型(WT, Columbia生态型)为材料初步研究了PLDα1在植物根系响应ABA、盐胁迫信号转导中的作用以及PLDα1调控拟南芥根毛发育的机制。我们首先探讨了PLDα1在拟南芥根毛尖端生长中的作用。结果显示:pldα1突变体根毛长度小于WT,根毛尖端ROS和Ca2+浓度低于WT。pldα1突变体和野生型之间根毛密度没有显著差异。据此推测,PLDα1很可能是通过调控根毛尖端ROS的生成,影响Ca2+浓度梯度的形成和维持来调控根毛的尖端生长的,而与根毛的发生没有直接关系。我们研究了PLDα1在ABA抑制拟南芥主根伸长过程中的作用,发现在ABA处理下,pldα1突变体主根伸长受抑制程度小于野生型。我们采用3H标记的PC测定了根系PLDα1活性,实验结果显示,根系PLDα1活性在ABA处理下大幅度升高;用H2DCF-DA作为胞内ROS的荧光探针载入拟南芥根细胞原生质体,用激光共聚焦显微镜检测根细胞原生质体中ROS含量,实验结果显示,根细胞原生质体中ROS含量在ABA处理下升高,pldα1突变体升高程度小于WT。同样以根细胞原生质体为材料,用HO2·/O2-特异性染料XTT测定NADPH氧化酶产生的HO2·/O2-来表示NADPH氧化酶的活性,结果发现根系NADPH氧化酶活性在ABA处理下升高,pldal突变体升高程度小于WT;外源加入10μmol/L PA后pldα1突变体NADPH氧化酶活性显著升高,升高程度大于WT。外源加入H2O2可诱导WT和pldα1主根伸长都受到抑制,且二者差异不明显。这些结果表明,PLDα1产生的PA通过激活NADPH氧化酶产生ROS介导ABA调控的拟南芥主根伸长过程。我们还探讨了PLDα1在NaCl处理下拟南芥主根伸长中的作用。发现在NaCl处理下,pldal突变体主根伸长受抑制程度大于野生型;外源施加PA缓解pldal突变体主根伸长所受的抑制。我们采用3H标记的PC测定了根系PLDα1活性,实验结果显示,根系PLDα1活性在NaCl处理下大幅度升高。提取根细胞原生质体,用H2DCF-DA作为胞内ROS的荧光探针标记拟南芥根细胞原生质体,用荧光显微镜检测根细胞原生质体中ROS含量,实验结果显示,根细胞原生质体中ROS含量在NaCl处理下升高,pldal突变体升高程度小于WT;外源施加DPI处理后WT和pldal突变体根细胞原生质体中ROS含量在NaCl处理下均无明显升高。以上实验结果表明,PLDα1介导ABA和NaCl处理下的拟南芥主根伸长并参与根毛生长。
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