【摘 要】
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亚硝基谷胱甘肽还原酶(S-nitrosoglutathione reductase 1,GSNOR1)是特异性还原亚硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione,GSNO)以达到植物体内亚硝基化水平稳态平衡的关键酶。虽然模式植物中对其已有深入的研究,但尚未见在烟草属中有报道过。利用CRISPR/CAS9技术,我们在普通烟草中创制出了同时敲除2个NtGSNOR1同源基因(NtGSNOR1a
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亚硝基谷胱甘肽还原酶(S-nitrosoglutathione reductase 1,GSNOR1)是特异性还原亚硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione,GSNO)以达到植物体内亚硝基化水平稳态平衡的关键酶。虽然模式植物中对其已有深入的研究,但尚未见在烟草属中有报道过。利用CRISPR/CAS9技术,我们在普通烟草中创制出了同时敲除2个NtGSNOR1同源基因(NtGSNOR1a/1b)的转基因株系。却意外发现NtGSNOR1a/1b敲除株系叶片上出现自发性细胞死亡的表型,说明NtGSNOR1对细胞死亡具有负调控作用、是细胞死亡的负调控因子。NtGSNOR1a/1b敲除株系中过量积累一氧化氮(Nitric oxide,NO)和活性氧(Reactive oxygen species,ROS)。由于NO和ROS具协同诱导细胞死亡的效应,我们猜测NtGSNOR1a/1b敲除株叶片上的自发性细胞死亡可能是由于过量积累的NO和ROS协同作用而导致的。百草枯(Paraquat,PQ)是一种除草剂,喷施百草枯可使植物细胞内产生大量活性氧而导致死亡。然而,当我们对野生型及NtGSNOR1a/1b敲除株系喷施百草枯后,我们却发现NtGSNOR1a/1b敲除株系对百草枯诱导的细胞死亡较野生型有明显增强的抗性,说明在喷施百草枯的条件下NtGSNOR1具有促进细胞死亡的作用,为细胞死亡的正调控因子。NtGSNOR1a/1b敲除株系对百草枯抗性的增强可能与其叶片中百草枯诱导的ROS的积累量较野生型显著降低有关。NtGSNOR1a/1b敲除株叶片中自由态水杨酸含量较野生型显著降低,暗示NtGSNOR1a/1b敲除株叶片上自发性细胞死亡可能不依赖于SA(Salicylic acid)途径。抗病分析表明NtGSNOR1a/1b敲除株系对烟草花叶病毒(Tobacoo mosaic virus,TMV)的抗性增强,但对番茄丁香假单胞杆菌Pst DC3000(Pseudomonas syringae pv.Tomato DC3000)的抗性降低,说明NtGSNOR1对不同病原物的抗性具截然不同的效应。综上所述,我们的研究结果表明,在不同条件下NtGSNOR1兼具正、负调控细胞死亡的功能,并且对病毒和细菌表现出截然不同的抗性效应。
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