HO参与BR诱导的玉米叶片中MAPK的活化

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yigenjin2009
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油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)作为一组甾醇类植物激素可以参与调节植物抗逆境(包括干旱、冷害、盐害等)的多种生理反应,越来越多的证据表明 BR通过提高植物抗氧化防护水平来增强植物的胁迫耐受能力。然而 BR诱导植物抗氧化防护的机理却报道甚少。本文以玉米农大108为材料,研究了玉米叶片中促分裂源活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和H2O2在BR诱导的抗氧化防护中的作用。
   以髓鞘碱性蛋白(MBP)为底物的凝胶激酶分析的方法研究了 BR对玉米叶片MBP激酶的活化情况,结果显示 BR处理诱导玉米叶片中一个46kDa的MBP激酶活化,免疫沉淀凝胶激酶分析结果显示活化的这个MBP激酶就是ZmMAPK5。BR处理能显著提高抗氧化防护酶如超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX),谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,而促分裂源活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase,MAPKK)专一性抑制剂PD98059和U0126能抑制上述结果。这些结果表明MAPK参与了 BR诱导的抗氧化防护。
   通过氯化亚铈(CeCl3)染色的细胞化学定位的方法,对BR诱导的玉米叶肉细胞不同亚细胞结构中H2O2的积累进行了研究。BR处理能诱导玉米叶肉细胞叶绿体和质外体中H2O2的产生和积累,而不能诱导线粒体和过氧化物酶体中H2O2的产生。BR诱导的H2O2在1h时主要集中在叶绿体中,而6h时主要集中在质外体。为研究BR诱导的质外体中H2O2对叶绿体中H2O2积累是否有影响,采用几种专一性清除质外体H2O2的清除剂和抑制剂,包括NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘(diphenylene iodonium,DPI),不能跨膜的H2O2清除剂CAT和SOD,预处理离体玉米幼苗,结果显示DPI、SOD、CAT的使用几乎完全阻止了BR诱导的玉米叶片叶肉细胞质外体H2O2积累,但并不影响叶绿体中H2O2积累,暗示BR诱导的玉米植株叶片叶绿体H2O2积累与质外体H2O2积累并不相关。
   为研究MAPK是否参与了BR诱导的玉米叶H2O2的产生,运用MAPKK的抑制剂 PD98059和U0126预处理离体玉米叶片,然后再用EBR处理1h或6h,观察玉米叶肉细胞叶绿体和质外体中的H2O2沉积。电镜结果显示MAPKK抑制剂对 BR诱导的叶绿体中H2O2产生没有影响,但阻断了质外体中大部分H2O2的产生,暗示MAPK参与了质外体H2O2的产生而没有参与叶绿体中H2O2产生。
   为研究H2O2对BR诱导的MAPK活性是否有影响,我们用H2O2清除剂二甲基硫脲(dimethylthiourea,DMTU)和1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠(Tiron)预处理离体玉米幼苗再通过凝胶激酶反应测定玉米叶片中MAPK的活性,结果显示H2O2清除剂能阻断BR诱导的MAPK的活化。这表明H2O2参与了BR诱导的玉米叶片MAPK活化。
   综上所述,我们的结果表明:H2O2参与了BR诱导玉米叶片MAPK的活化,进而提高抗氧化防护酶的活性,而MAPK反过来对H2O2的信号有反馈放大作用,导致玉米叶肉细胞质外体中H2O2的大量积累。
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植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)作为重要的信号分子可以参与调节植物抗逆境(包括干旱、冷害、盐害等)的多种生理反应。已有研究表明 ABA的作用模式与植物细胞中氧化胁迫有关,ABA能够诱导活性氧(Reactive Oxides,ROS)的产生及抗氧化基因的表达,从而提高植物抗氧化防护能力。过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)作为一类重要的ROS在ABA诱导的信号
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