植物在自然界生长过程中经常要遭受外界环境对它的危害和胁迫，主要可以分为生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫主要有病原微生物(包括真菌、细菌和病毒)，动物及杂草等。非生物胁迫包括光照、土壤、水质、空气等环境条件对植物造成的危害。高等植物为了抵抗这些危害，形成了许多复杂的防御机制。除了自身具有的组成型保护系统(如细胞壁、腊质、尖状物、角质层等)，建立在对外界危害成功识别基础上的植物防卫反应对于植物的生存非常重要。 关于植物防卫反应中的信号分子以及信号转导，已经取得了很多重要的结果。然而，还有许多重要的问题尚未解决，尤其是高等植物对非生物胁迫的反应机制方面。我们以人参悬浮细胞为实验材料，研究了真菌激发子诱导下单线氧的产生情况，进一步证明了单线氧在植物防卫反应中作为信号分子的作用。此外，我们发现水稻中的OsRAAN2基因在非生物胁迫下，表达发生变化，过量表达OsRAN2基因的拟南芥种子在非生物胁迫下，萌发受到严重影响。实验主要取得如下结果： (1)真菌激发子诱导人参悬浮细胞产生单线氧，释放乙烯以及皂甙合成的研究 单线氧是一种高能态的分子氧，是化学和生化反应中最活跃的媒介之一。它在植物对紫外照射和强光的防卫反应中起着重要作用。Cle是来自于真菌金瓜炭疽(Colletotrichum lagerarium)细胞壁的一种激发子。在我们的实验中，Cle处理人参悬浮细胞能够强烈诱导单线氧的产生，激活质膜NADPH氧化酶和ACC氧化酶，继而释放乙烯，增加皂甙合成。同时，皂甙合成途径中的关键酶-鲨烯合成酶和鲨烯环氧酶基因转录水平提高，β-香树素合成酶蛋白水平积累增加。我们抑制Cle诱导的单线氧的产生或者乙烯的合成均能抑制皂甙的合成，而用单线氧或乙烯分别单独直接处理人参细胞则可以诱导皂甙合成。这些结果显示，Cle诱导产生的单线氧和乙烯对皂甙合成都是必需的，并且单线氧可能作用于乙烯的上游。 (2)非生物胁迫诱导水稻OsRAN2基因表达变化的研究 小G蛋白Ran是一种主要分布于细胞核内的蛋白质，分子量大约为25kD。分子结构分析表明，该蛋白属于原癌基因Ras大家族中的一员，因此得名Ran(Ras-related nuclearprotein)。Ran在核质问物质运输、有丝分裂中纺锤体的形成以及核膜的安装方面具有重要作用。我们在实验中发现，将水稻小苗在黑暗中水平放置给予90度重力刺激9h时，水稻根部以上叶鞘区约1厘米长的区段(LSS)OsRAN2基因的表达下降，并且仅在上半部叶鞘区表达。用IAA，ABA，NaCl分别处理时，水稻LSS部位OsRAN2基因的表达也同样下降。过量表达OsRAN2基因得到的转基因拟南芥种子，在用ABA，NaCl，PEG处理时，其萌发受到严重影响。由此，我们推测，OsRAN2基因可能参与高等植物中非生物胁迫诱导的信号转导。