多胺诱导一氧化氮合成的理化与分子机理研究

我们近期的工作和Tun等所揭示的外源多胺（PAs）可诱导NO形成的事实，都暗示在响应PAs时植物组织中可能存在一条未知的NO产生新途径，然而这条途径至今尚不清楚。本项目采用Spm合酶突变体和基因研究相关技术，分别研究（1）PAs与植物已知NO合成相关途径（NO2-和L-Arg-依赖性NO合成途径）和NO产生之间的相互关系；（2）多胺氧化酶在PAs诱导形成NO过程中的可能作用；（3）PAs向NO转化的15N同位素示踪证据；（4）一假设性未知新酶的分离、纯化和初步理化性质鉴定。这项研究对阐明PAs诱导NO合成的生理生化与分子机理，明确植物体依赖PAs的信号转导新机制, 深入阐述PAs和NO两信号物质在植物生长发育和抗逆生理中的作用具有重大的理论和学术价值。

多胺（PAs）广泛存在于各种生物有机体中。它们不仅参与细胞增殖、分化等过程，而且还参与了对环境胁迫的适应性响应。此外，PAs氧化降解产生的次生信号H2O2还参与了细胞壁的硬化和防御基因表达的激活、程序性细胞死亡诱导等过程。然而，依赖于PAs的信号转导过程还没有揭示。NO是另一种重要的植物信号调节物质。报道指出，PAs可诱导植物多种组织产生NO。然后，PAs诱导NO产生的机制不清楚。研究PAs和植物NO产生途径之间的关系，多胺氧化酶在催化PAs转化为NO过程中的可能作用，对深入阐述PAs和NO两信号物质在植物生长发育和抗逆生理中的作用具有重大价值。.在多胺诱导植物组织合成NO研究上，我们以莴苣种子为材料，发现NO供体SNP和PAs对莴苣种子的早萌都有明显促进作用，且呈浓度依赖性。用Spd处理后仅4 h，在莴苣种子的近胚区，就检测到了较强的NO荧光。而NO专性抑制剂cPTIO则可强烈消弱PAs诱导的这种NO荧光，并显著降低Spd对种子萌发的促进作用。在调节莴苣幼苗侧根发生的研究中，同样发现，NO供体SNP和PAs对莴苣幼苗侧根的发育有着相似的促进作用，并在PAs处理后的幼苗侧根原基突起部位检测到了较强的NO荧光。实验表明，在PAs促进莴苣种子萌发和幼苗侧根发育过程中诱导了NO的产生，PAs和NO在植物生长发育过程中存在实质联系。.在多胺氧化酶催化PAs转化为NO过程中的可能作用研究中，我们以大豆子叶节愈伤组织为材料，研究二胺氧化酶（CuAO）在PAs转化为NO过程中的可能作用。发现3种外源PAs都可迅速地诱导悬浮细胞产生NO荧光，且没有迟后期。而用CuAO抑制剂氨基胍孵育，可明显消弱细胞的NO荧光，细胞的CuAO活性则被强烈抑制；而用0.1 mM 过氧化氢酶和0.05 mM 二甲基硫脲（二种H2O2清除剂）处理悬浮细胞，NO荧光强度明显减弱。实验首次在细胞学水平上得到PAs可诱导NO产生的证据，初步证实此过程可能与多胺氧化酶有关。.CuAO是一种主要定位于胞壁的氧化酶，为获得其参与催化PAs转化为NO过程的实质性证据，我们又通过原生质体培养、细胞壁再生等过程，研究CuAO在PAs转化为NO过程中的可能作用。发现与对照悬浮细胞相比，在去除细胞壁的原生质体中，多胺处理诱导产生的NO荧光强度明显减弱。而随着原生质体细胞壁的再生和其完整程度的增加，多胺诱导产生的NO荧光也

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