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近年来二萜类化合物的化学生态作用逐渐得到证实。冬凌草甲素(Oridonin)是从唇形科香茶菜属植物冬凌草中提取出的一种二萜类化合物,占全部有效成分的90%。冬凌草作为天然抗性植物,其分布广泛,具有抗癌、杀菌、免疫调节等系列生物活性,但对它在自然生境中化感作用的研究却是空白的。研究报道,化感作用往往伴随着氧化胁迫产生,那么二萜类化感调节物质是否与植物细胞活性氧(ROS)水平有关联,有何种关联?另一方面,质膜和一些膜性结构是植物感受外界刺激的主要位点,磷脂酶D(PLD)作为关键的膜磷脂水解酶在维持植物细胞膜完整性和稳定性方面发挥重要作用,其水解产物磷脂酸(PA)更是作为一种第二信使介导各类细胞应答反应。结合本实验室先前对二萜类化合物和磷脂酶的关系研究,我们推测PLD在二萜化合物化感调节过程中发挥作用,且可能与ROS有紧密的联系。本研究以野生型拟南芥(WT)和PLDδ缺失型突变体(pldδ)为实验材料,检测二萜类化合物冬凌草甲素对拟南芥的化感作用,探究ROS和PLD在冬凌草甲素对拟南芥化感调节中的信号作用关系,为深入研究二萜类化合物的化感潜能和化学生态学实践应用提供部分理论参考和依据,也为化感作用研究由简单的自然现象描述到分子作用机理探究做前期工作铺垫。主要结果如下:1.通过检测冬凌草甲素对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响,发现不同浓度的冬凌草甲素(10μM、60μM、120μM)对拟南芥的种子萌发、幼苗叶片数和生物量积累具有抑制作用,且随冬凌草甲素处理浓度和时间的增加,抑制作用增强;冬凌草甲素对拟南芥根的生长的影响为低浓度(10μM)促进根生长,高浓度(60μM、120μM)抑制根生长;从形态上看,冬凌草甲素对拟南芥根的化感作用较为明显。本研究结果表明:冬凌草甲素是一种化感潜能物质,对拟南芥种子萌发、幼苗以及根的生长具有化感调节作用,该作用具浓度差异性和选择性。2.冬凌草甲素(10μM、60μM)处理后,拟南芥实生苗中ROS水平、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性相比对照均显著增加;外施H2O2显著抑制了拟南芥根的生长,而ROS清除剂钛铁试剂(Tiron)和二甲基硫脲(DMTU)能有效缓解冬凌草甲素(10μM、60μM)诱导产生的ROS对根的生长抑制;外源添加H2O2提高了拟南芥实生苗MDA含量和抗氧化酶系活性,而ROS的两种清除剂和NADPH氧化酶抑制剂(DPI)对MDA含量和抗氧化酶系活性的提高均有抑制作用。表明:冬凌草甲素诱导拟南芥体内ROS的产生、MDA的积累和抗氧化酶系活性的升高,且二萜化合物冬凌草甲素对拟南芥根生长的化感调节作用通过ROS调节,但ROS不是唯一途径。3.不同浓度冬凌草甲素(10μM、60μM)处理后,低浓度冬凌草甲素(10μM)对PLD酶活性在早期就开始表现出促进作用,而在高浓度冬凌草甲素(60μM)处理下,PLD酶活性在初期被抑制,12h开始酶活性逐渐上升,表现出显著的促进作用;PLDδ基因在低浓度冬凌草甲素(10μM)处理下表达量增加,而在高浓度冬凌草甲素(60μM)处理下表达量只有在12h前表达升高,之后始终抑制、低于对照;外施PA显著促进了拟南芥幼苗根的生长,且pldδ突变体根长长于野生型的根长。表明:冬凌草甲素调节拟南芥实生苗PLD的酶活性和PLDδ基因的表达,且PLD参与了冬凌草甲素诱导的根生长的化感作用,其中PLDδ负调控拟南芥根的生长。4.不同浓度冬凌草甲素(10μM、60μM)处理下,pldδ突变体中的ROS水平低于野生型拟南芥中的ROS水平;外施PA显著促进了拟南芥实生苗ROS水平和MDA含量,而外施PLD产生PA的特异性抑制剂正丁醇(1-butanol,1-But)处理拟南芥时,ROS水平和MDA含量显著降低;此外,外施H2O2抑制拟南芥实生苗PLD酶活性,而外施DPI促进PLD酶活性。表明,在冬凌草甲素处理下,拟南芥细胞内PLD促进拟南芥ROS水平提高;同时,ROS水平提高会抑制PLD酶活性。