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环境胁迫诱导的脯氨酸积累是植物一种非常显著的代谢适应机制。和其他胁迫应答反应一样,脯氨酸积累也受到各种植物激素和信号分子的调控,如脱落酸、钙离子等。本论文的研究目的在于了解植物激素油菜素内酯(BR)在拟南芥脯氨酸积累中的作用。
首先,我们发现拟南芥经不同浓度的24-表油菜素内酯(EBL)预处理后,200mM NaCl诱导的脯氨酸积累受到不同程度的抑制。同时脯氨酸合成途径的关键基因PSCS1以及OAT的诱导表达减弱,降解途径的关键酶基因PDH1的转录水平有所上调,说明脯氨酸积累程度的降低是相关基因表达的调控的结果。BR缺陷型突变体det2-1和不敏感突变体bin2-1在盐胁迫下的脯氨酸积累均高于野生型,而且det2-1的PSCS1受到的诱导增加,PDH1的表达有所下调。说明BR在脯氨酸积累中起负调控的作用。
经不同浓度的24-EBL处理后,50μM ABA诱导的脯氨酸积累受到明显抑制。det2-1和bin2-1在ABA处理下脯氨酸积累均高于野生型,但是ABA不敏感突变体abi1-1在盐胁迫下的脯氨酸积累并没有受到BR的抑制。说明BR可以特异地抑制由ABA介导的脯氨酸积累,而对不依赖ABA途径介导的脯氨酸积累没有明显影响。但是,BR处理后并没有改变ABA诱导的PSCS1的转录水平。
上述BR对脯氨酸的抑制作用是在短日照(8小时光照)条件下得到的,而在长日照(16小时光照)条件下生长和处理材料时,24-EBL对盐胁迫或ABA诱导的脯氨酸积累都略有促进作用。det2-1和bin2-1中的脯氨酸积累仍比野生型高。由以上的结果推测光照增加可以抑制BR对脯氨酸积累的抑制作用。
我们还对det2-1和bin2-1在生长发育各个时期的盐敏感性进行了初步鉴定。det2-1在种子萌发阶段对盐胁迫和ABA超敏感；在幼苗生长阶段det2-1和bin2-1在长势、存活率、根长以及鲜重方面对盐胁迫都比野生型更敏感,外加24-EBL可以部分恢复det2-1的盐敏感性；成株阶段bin2-1则表现出比野生型明显的抗盐性。这些结果表明BR可能对拟南芥盐响应有重要调节作用。