外源NO处理下唐古特白刺愈伤组织抗氧化反应及脯氨酸代谢的变化

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一氧化氮(Nitric oxide,NO)是一种在生物体内广泛分布的气体生物活性分子,在植物体中通过酶促和非酶促途径产生。由于NO是一种活性极强的两性分子,在植物体内具有保护和毒害细胞的双重功效,此效应与NO有效生理浓度和细胞内生理环境相关。作为一种信号分子,NO参与种子萌发和植物生长、光形态建成、调节气孔运动、呼吸作用、衰老和细胞程序性死亡,并在生物和非生物胁迫中作出反应。硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)是一种外源NO供体,被植物细胞吸收后,SNP发生降解并释放出NO,是目前探求NO效应的研究中常用的药品。唐古特白刺主要分布在干旱荒漠地区,能适应严酷恶劣生境,是盐碱荒漠地区重要建群植物,其具有优良的生态功能外,还有很高经济和药用价值。本研究以唐古特白刺愈伤组织为材料,研究不同浓度SNP(25和100μmol· L-1)处理对其抗氧化反应和脯氨酸代谢的影响,试图探明NO作为信号分子参与植物抗性调控的生理机制。取得的主要研究结果如下:1.不同浓度SNP处理使唐古特白刺愈伤组织中丙二醛(Molondialdehyde,MDA)含量降低,但25μmol· L-1SNP处理1d愈伤组织中MDA含量的减少与对照比无显著性差异。与对照相比,SNP处理诱导唐古特白刺愈伤组织中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性升高,但不同浓度间差异不显著;过氧化氢酶(Catalase,CAT)和谷胱甘肽还原酶(Glutathion reductase,GR)活性受到明显抑制,而抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性均有不同程度升高;过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性在25μmol· L-1SNP处理下显著升高,而100μmol· L-1SNP处理后期POD活性减弱;2.与对照相比,SNP处理使白刺愈伤组织中超氧阴离子(Superoxide anion, O2–)含量显著升高,而羟自由基(Hydroxyl radicals,·OH)含量则成下降趋势,且达到显著水平;25μmol· L-1SNP处理使白刺愈伤组织中过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)含量减少,100μmol· L-1SNP处理初期,愈伤组织H2O2含量明显下降,但后期其含量显著升高;3.不同浓度SNP处理诱导白刺愈伤组织中可溶性蛋白含量显著升高,却使脯氨酸含量明显减少;鸟氨基转氨酶(Ornithine δ-aminotransferase,OAT)和脯氨酸脱氢酶(Proline dehydragenase,ProDH)活性均显著高于对照;谷氨酸激酶(Glutamyl kinase,GK)活性显著降低,且随SNP浓度升高和处理时间的延长抑制程度增强。本实验结果表明:①外源NO处理可诱导唐古特白刺愈伤组织内SOD、POD和APX活性升高,有效清除H2O2和·OH,缓解活性氧(Reactive oxygen species,ROS)积累造成的膜脂过氧化反应对其的伤害作用;②外源NO可能参与了唐古特白刺愈伤组织可溶性蛋白的合成代谢,却使脯氨酸含量减少,且GK活性降低和ProDH活性增强与脯氨酸含量降低有关。
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