水稻非親和互作中NO產(chǎn)生及其對(duì)過敏反應(yīng)調(diào)控.pdf

1、一氧化氮(NitricOxide，簡(jiǎn)稱NO)是一類脂溶性的可擴(kuò)散小分子物質(zhì)，可以作為細(xì)胞間或胞內(nèi)信號(hào)分子。最初NO在人體和動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)的作用引起了人們的關(guān)注，尤其在動(dòng)物系統(tǒng)中NO的研究較為成熟。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，植物也具有一套與動(dòng)物類似的NO產(chǎn)生系統(tǒng)，NO參與調(diào)節(jié)了植物的多種生理過程，尤其是NO在植物抗病過程中發(fā)揮了重要作用。然而，NO及其信號(hào)途徑在水稻-病原細(xì)菌分子互作中的作用及其機(jī)理尚不清楚。 水稻品種

2、日本晴(Oryzaesativacv.Nipponbare)和水稻白葉枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae簡(jiǎn)稱Xoo)基因組序列的公布發(fā)表，使其互作體系作為病原物-植物分子互作的研究模式系統(tǒng)之一。本研究分別用親和的病原細(xì)菌-水稻白葉枯病菌和不親和的非寄主病原細(xì)菌-辣椒細(xì)菌性斑點(diǎn)病菌(Xanthomonascampestrispv.vesicatoria簡(jiǎn)稱Xcv)與水稻品種日本晴懸浮培養(yǎng)細(xì)胞互作體系為研究對(duì)象，研

3、究?jī)?nèi)容包括：1.NO的產(chǎn)生，2.水稻一氧化氮合成酶(NOS)的活性，3.NO在過敏性反應(yīng)(HR)中的作用。 研究結(jié)果表明，1.在Xcv與水稻細(xì)胞非親和互作中，可產(chǎn)生濃度高于522μM的NO；而在Xoo與水稻細(xì)胞親和性互作過程中，未能檢測(cè)到NO。2.在非親和性互作過程中，誘導(dǎo)型NO合成酶(iNOS)和硝酸還原酶(NR)共同參與催化了NO的產(chǎn)生。iNOS活性與互作時(shí)間成正比，酶活性最高值為2.13pmol/min/mg。50mM動(dòng)物

4、NOS競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑L-NNA可以明顯抑制其活性；在親和性互作中，iNOS酶活性在互作初期略有上升，但29h后明顯被抑制。3.在非親和性互作中，水稻細(xì)胞出現(xiàn)染色質(zhì)凝聚、邊緣化等凋亡現(xiàn)象，但DNA不降解成大片段或“DNALadder”；防衛(wèi)基因苯丙氨酸解氨酶基因(pal)、過氧化物酶基因(pox)和谷胱苷肽轉(zhuǎn)硫酶基因(gst)均受到誘導(dǎo)表達(dá)；NO清除劑PTIO處理非親和性互作體系后，未發(fā)現(xiàn)水稻細(xì)胞凋亡，防衛(wèi)基因表達(dá)受到抑制；而在親和性互作中

5、，細(xì)胞出現(xiàn)類似壞死的特征，水稻防衛(wèi)基因表達(dá)受到抑制。 本研究比較了在與不同病原細(xì)菌互作過程中水稻在基因、生化以及細(xì)胞水平上的不同表現(xiàn)，明確了水稻懸浮細(xì)胞凋亡的特征。首次利用oxyhemoglobinassay在單子葉模式植物水稻中測(cè)定了iNOS酶活性，初步明確了在Xcv與水稻細(xì)胞非親和性互作中NO產(chǎn)生來(lái)源及其對(duì)過敏性反應(yīng)的調(diào)控作用。本試驗(yàn)結(jié)果為深入研究NO在植物中的信號(hào)傳導(dǎo)作用奠定了基礎(chǔ)，并且為分子設(shè)計(jì)和研發(fā)新型藥物(抗菌素、農(nóng)