多胺参与渗透胁迫诱导的aba信号转导途径

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1、以科学发展观促进科技创新(一)3多胺参与渗透胁迫诱导的ABA信号转导途径①刘怀攀刘天学李潮海河南省作物生长发育调控重点实验室，河南省郑州市文化路95号河南农业大学农学院，450002摘要渗透胁迫12h，小麦幼苗根部脱落酸(abseisicacid：ABA)和游离态腐胺(freepu-trescine：fPut)水平都显著上升．ABA的生物合成抑制荆鸽酸钠(tungstate：T)抑制ABA的生物合成也明显抑每lfPut的合成；fPut的生物合成押制荆D一精氨酸(D—Axginine：D—Arg)抑制fPut

2、的生物合成而不能抑制ABA的合成，说明fPut的合成受ABA的调节，而ABA不受fPUt的影响。D—Arg抑制fPut生物合成的同时也部分抑制了质膜NADPH氧化酶活性和依赖NADPH氧化酶的。2一的产生，外加Put可以逆转D—Arg对此三者的抑制效应．这说明fPut可以正调节质膜NADPH氧化酶的活性；而质鹿NADPH氧化酶的抑制荆二苯碘(diphe—nyleneiodonlum：DPI)、嗥唑(imidazo[e：I)和吡啶(pyHdine：P)以及钙离子螯合荆EGTA、钙离子通道抑制荆LaCI，和异博

3、定(verapamil：v)都明显抑制fPut的水平，说明H2q和钙离子也正调节fPut的合成。以上这些结果表明，在前人研究的渗透胁迫谤导的从ABA一质膜NADPH氧化酶一q一一H2q一钙离子的信号转导的过程中，fPut通过调节NADPH氧化醇的活性而参与箕中，并且H2q和钙离子与fPUt之间可能存在着交叉对话(cross—talk)。关键词植物学渗透胁适多胺信号转导一、引言氧对生命的“双重性”已引起人们极大的关注，并成为生命科学的一个重大研究课题。在正常或者环境胁迫条件下，植物体的代谢过程中必然会产生一定

4、嚣的活性氧。活性氧是一把“双刃剑”，以往的研究多集中于活性氧对植物体的伤害作用方面。而随着研究的深人，近年来，人们渐濒认识到活性氧可作为第二信使参与调节植物体内的代谢过程。植物在渗透胁迫等逆境条件下迅速产生一些活性氧分子，进而启动体内的其他信号转导过程，并引起特有的生理生化反应。植物细胞中产生活性氧的途径很多，但是有关植物活性氧形成的分予机制及其作用位点目前仍有争议。多数研究认为活性氧主要发生于质膜上的氧化还原系统。还有植物细胞壁中的过氧化物酶和多胺氧化酶系统以及叶绿体类囊体膜上的光合电子传递系统和线粒体呼

5、吸链上的氧化电子传递系统等等。质膜氧化还原系统普遍存在于植物界，质膜NADPH氧化酶是此系统产生活性氧的主要功能蛋白。动物体内的NADPH氧化酶是跨膜的杂二聚体细胞色素b分子，含有一个p22亚基、一个p91亚基和p32黄素蛋白，细胞质蛋白p40．p47和p67也与NADPH氧化酶的活化有关。植物体内也有类似于动物体内的NADPH氧化酶，并且也测出了相关的酶基因序列。质膜NADPH氧化酶从NAD(P)H上传递电子给O：形成0：，再被超氧物歧化酶①本支研究受国家自{}!《科学基金(30370850)、高校博士点

6、基金(20020307004)和河南省自然科学基金资助(0511032800)。4以科学发展观促进科技创新‘上)(SOD)歧化为H：02。H202近年来已成为人们研究信号转导的焦点。安国勇等(2002)用膜片钳全细胞记录技术研究发现，H20：通过抑制了保卫细胞质膜内向K+通道而促进气孔关闭。Zhang等(2001)的研究表明，H，O，通过抑制质膜内向K+通道和可能刺激液泡膜上的H+一ATPase而造成胞质碱化等方式参与到ABA诱导的气孔关闭信号传导过程中。植物对环境胁迫反应的一个重要调节因子ABA(Xion

7、g等，2001；Larkindale和Knight，2002)，在植物的生长发育中发挥着广泛的生物功能，有关ABA的研究在过去几十年积累了大量的文献资料，并且大多是有关ABA信号转导系统以及相应的基因表达(Zhu。2002)。在植物细胞ABA的信号转导过程中常常涉及ca2+，ABA通过诱导产生H2q激活cd+通道从而使胞外ca2+流人和胞内“钙库”释放而提高细胞质Ca”的浓度(Pei，2000；Murata等，2001)。Jiang和Zhang(2003)的研究结果表明Ca2+和ABA诱导的NADPH氧化酶

8、产生的活性氧之间存在有交叉对话(elo．％一talk)。多胺(polyamine：PA)是生物体内广泛存在的一类低分子量脂肪族含氮碱，是调控植物生长和发育的重要生理活性物质。常见多胺有腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)等。Put由精氨酸(Arg)通过三条不同的路线而形成。但主要是精氨酸在精氨酸脱羧酶(ADc)催化下脱羧。生成鲱精胺(Agm)，再脱去一分子氨和氨甲酰磷酸而生成腐胺，D—Arg是ADC的