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干旱胁迫是影响植物生长发育的关键环境因子之一。不定根的发生是一个复杂的生命过程,会受到许多内部和外部因素的影响。近年来,不定发生过程中的信号转导成为研究热点。一氧化碳(CO)作为调节植物生长发育进程的重要信号分子,在调控植物根系发育的信号转导通路中起着举足轻重的作用。最近研究表明,氢气(H2)在植物细胞中也起着生理信号分子或生物活性小分子的功能,其中包括对根系发育的调控。此外,越来越多的证据表明在植物中H2和CO作为信号分子参与了多种非生物胁迫。尽管已经发现H2和CO作为信号分子可以调控植物的生长发育过程,但逆境胁迫下H2和CO在调控植物不定根发生过程中的信号转导途径仍不清楚。为了揭示逆境胁迫下H2和CO在植物信号转导网络中的关系,我们探究了干旱胁迫下H2和CO在黄瓜不定根发生过程中的作用。主要实验结果如下:1、与对照相比,干旱胁迫显著降低了黄瓜不定根的根长和根数。但富氢水(HRW)、CO供体氯高铁血红素(Hemin)和CO水溶液处理后,显著提高了根长和根数。其中HRW、Hemin和CO水溶液的最佳处理浓度分别为:50%、500μm和30%。并且,HO的抑制剂Zn PPIX和CO的清除剂Hb能阻止HRW对不定根发生的诱导,不定根的根长和根数降到PEG单独处理水平。2、与对照相比,干旱胁迫显著降低了叶绿素含量(Chla、Chlb和Chla+b)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm、ΦPSⅡ、q P)。但HRW和CO水溶液处理后,叶绿素含量和叶绿素荧光参数有了明显的提高。同时,Zn PPIX和Hb逆转了H2对光合系统的诱导效应。3、与对照相比,干旱胁迫显著提高了活性氧(O2-和H2O2)和TBARS含量。但HRW和CO水溶液处理后,显著提高了抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,从而降低了活性氧和TBARS含量。同时,Zn PPIX和Hb抵消了H2对抗氧化系统的诱导效应。4、与对照相比,干旱胁迫显著降低了生根相关酶(POD、PPO、IAAO)活性。但HRW或CO水溶液处理后,生根相关酶活性有了显著的提高。同时,Zn PPIX和Hb可以逆转H2对生根相关酶的诱导效应。5、与PEG单独处理相比,HRW和CO水溶液处理后显著提高了渗透调节物质含量(可溶性糖WSC、可溶性蛋白和脯氨酸Pro)。同时,H2对渗透调节物质的诱导效应可以被Zn PPIX和Hb所抵消。综上所述,通过研究干旱胁迫下黄瓜不定根的发生,我们在药理学和生理学实验基础上得出的结论如下:干旱胁迫下H2和CO提高了植株的保水能力、抗氧化能力和光合能力,缓解了氧化伤害,从而促进了黄瓜不定根的发生。并且,干旱胁迫下H2促进黄瓜不定根的发生过程需要CO参与。