磷脂酶参与冬凌草甲素对拟南芥的化感潜能作用

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为研究二萜类化合物冬凌草甲素(Oridonin)对拟南芥的化感潜能作用,本研究以Oridonin为供体,以哥伦比亚野生型拟南芥WT和三个拟南芥磷脂酶A1(PLA1)缺失型突变体pla1、磷脂酶A2(PLA2)缺失型突变体pla2、磷脂酶C(PLC)缺失型突变体plc1为受体植物,检测了两种不同浓度的Oridonin(10μmol·L-1、60μmol·L-1)对拟南芥幼苗的萌发率、形态指标、相对电导率(EL)和丙二醛含量(MDA)的影响,探究了不同磷脂酶在Oridonin调控拟南芥生长中的作用;随后以G蛋白α、β和γ亚基缺失型突变体gpa1、agb1和agg2为受体植物,外施不同浓度的Oridonin(10μmol·L-1、60μmol·L-1)后检测G蛋白活性、G蛋白亚基基因表达和突变体中根长,以及PLC的活性变化;并在WT和plc1中检测PLC活性、Ca2+含量、PA含量、H2O2水平及根长变化,探究了PLC在Oridonin调控拟南芥根长生长过程中的作用,以及PLC、Ca2+和H2O2的相互关系,旨在揭示Oridonin对拟南芥的部分化感作用机理。取得的主要结果如下:1.外施不同浓度的Oridonin后,拟南芥种子萌发受到抑制,且随着浓度的增大抑制效果增强,PLA1和PLA2参与Oridonin抑制种子萌发的过程;根长和下胚轴生长在低浓度(10μmol·L-1)下被促进,高浓度(60μmol·L-1)下被抑制,呈现典型的“低促高抑”趋势,PLC参与Oridonin对根和下胚轴生长的调控;鲜重积累量也受到不同程度抑制作用,PLA1、PLA2和PLC均参与了鲜重积累量的抑制过程。2.外施不同浓度的Oridonin后,三种磷脂酶PLA1、PLA2和PLC酶活性均有不同程度的变化,整体来说PLA1被促进,PLA2被低浓度促进高浓度抑制,PLC被抑制;相对电导率(EL)和丙二醛含量(MDA)均受到促进,且与浓度时间正相关,对突变体的检测结果表明,PLA2正调控低浓度Oridonin增大EL的过程,PLA1和PLA2共同响应了高浓度Oridonin增大EL的过程;PLA1和PLA2共同作用正调控了MDA积累过程。3.外施不同浓度的Oridonin后,G蛋白活性在低浓度Oridonin下被促进,高浓度Oridonin被抑制,其三种亚基的基因表达结果表明,G蛋白的确参与了Oridonin对拟南芥生长的调控作用,其中Gβ亚基起主要作用;在G蛋白三种亚基缺失型突变体中检测根长的变化,发现,G蛋白的Gα和Gβ在Oridonin对拟南芥根长生长的调控中起作用;在该三种突变体中PLC活性高于在WT中且有不同变化趋势,表明G蛋白参与Oridonin对PLC活性的调控。4.外施不同浓度的Oridonin后,WT中Ca2+浓度被促进,plc1中Ca2+浓度受到抑制,表明Oridonin促进Ca2+浓度过程受到PLC调控;WT中PA含量呈“低抑高促”趋势,plc1中低浓度Oridonin不影响PA含量,高浓度Oridonin促进PA含量,表明低浓度Oridonin抑制PA的过程受到PLC调控;WT和plc1中H2O2含量均被促进,但plc1中的促进程度高于WT中的,且H2O2的产生主要是NADPH氧化酶途径;WT和plc1中SOD、CAT和POD酶活力均被促进,且在Oridonin处理组中plc1低于WT,表明Oridonin作用下PLC参与提高抗氧化酶系活力以清除H2O2;外源PA和Ca2+均会促进H2O2积累;H2O2的浓度与根长的生长密切相关,H2O2积累过多会抑制根长生长。5.外施不同浓度的Oridonin后,在DPI阻断NADPH氧化酶产生H2O2途径后,拟南芥幼苗根长不再生长。拟南芥根长生长、根尖分生区细胞长度及根尖细胞有丝分裂指数受到H2O2水平的调控,PLC通过调节Ca2+和PA含量影响H2O2的积累来调控Oridonin对拟南芥根尖分生区细胞形态及有根尖细胞有丝分裂指数,以达到对根生长的“低促高抑”影响。本研究结果表明,Oridonin对植物的化感潜能作用与磷脂酶有关,不同的磷脂酶在调控植物响应Oridonin的生长发育过程中具有不同的作用;G蛋白参与Oridonin对PLC活性的调控,PLC通过调节Ca2+和PA的含量调控拟南芥根部H2O2水平,以此来介导Oridonin对拟南芥根生长的“低促高抑”的化感潜能作用。
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