全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2013, 49 (4): 375~384 375
收稿 2013-02-01　　修定 2013-03-29
资助 转基因生物新品种培育重大专项(2009ZX08009-130B)和
中国科学院“十二五”生命科学前沿(KSCX2-EW-J-29)。
* 通讯作者(E-mail: tychai@ucas.ac.cn; Tel/Fax: 010-88256343)。
Zn胁迫下小麦S-腺苷甲硫氨酸代谢途径关键基因表达模式分析
柴兴苹1, 张玉秀2, 谭金娟1, 冯珊珊1, 柴团耀1,*
1中国科学院大学生命科学学院, 北京100049; 2中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京100083
摘要: 从Zn胁迫下小麦幼苗的抑制差减杂交(SSH) cDNA文库中筛选出S-腺苷甲硫氨酸(SAM)代谢途径中的9个关键基因,
并采用实时荧光定量PCR对其表达模式进行分析。结果表明, Zn (1 mmol·L-1)胁迫下小麦的S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因
(SAMS)表达呈下降趋势, 而参与谷胱甘肽(GSH)和烟酰胺(NA)合成代谢的关键基因均上调表达; 不同浓度Zn处理4 h后, 小
麦SAM代谢途径中基因的快速响应存在差异。可见, Zn胁迫下, 小麦SAM代谢途径中GSH和NA的合成代谢增强, GSH和
NA可能参与小麦对Zn胁迫的响应及降低Zn毒害的作用。
关键词: 小麦; Zn; S-腺苷甲硫氨酸; 表达模式
Analysis of Expression Patterns of Genes Participated in S-Adenosylmethionine
(SAM) Metabolic Pathway in Wheat under Zn Stress
CHAI Xing-Ping1, ZHANG Yu-Xiu2, TAN Jin-Juan1, FENG Shan-Shan1, CHAI Tuan-Yao1,*
1College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2School of Chemical and Environ-
mental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijng), Beijng 100083, China
Abstract: A suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA library of wheat (Triticum aestivum) seedlings
under different concentrations of Zn for different treatment time was established and several genes involved in
the metabolic pathway of S-adenosylmethionine (SAM) were selected. To clarify the relationship between SAM
metabolic pathway and response of wheat to Zn stress, the expression levels of nine genes participated in SAM
metabolic pathway were analysed by real-time quantitative PCR. The results showed that SAMS was down-regulated
in both shoots and roots of wheat after exposed to Zn (1 mmol·L-1) stress; while SAHase, γ-ECS, GST, NAS3
and NAAT were up-regulated under identical treatment. Expression patterns of SAM metabolism genes in wheat
under low Zn concentration (0.5 mmol·L-1) were different from those under high Zn concentration (5 mmol·L-1).
These results suggest that synthesis of glutathione (GSH) and nicotianamine (NA) in SAM metabolic pathway
in wheat are enhanced under Zn stress. Thus, GSH and NA may play significant roles in the response of wheat
to Zn stress and reduce Zn toxicity.
Key words: wheat; Zn; S-adenosylmethionine; expression pattern
环境中Zn含量过高, 不仅对小麦生长产生有
害的影响, 而且使籽实中Zn含量过高而产生残毒,
危害人们的健康(龚红梅和沈野2010)。近几十年,
工业废弃物的大量排放, 造成农田生态环境的Zn
污染, 致使作物减产, 并且导致Zn在食物链中富集,
进入人体后引起一些疾病的发生。近年来, 关于
植物Zn营养利用以及Zn污染影响植物生长发育均
有一些报道(Van Assche等1980), 但关于植物对Zn
毒害抗性机制的研究较少。
我们前期构建了Zn胁迫下小麦抑制差减杂交
(suppression subtractive hybridization, SSH) cDNA
文库, 发现S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,
SAM)代谢途径相关基因的表达对Zn胁迫存在响
应(未发表资料)。为了深入研究该代谢途径对Zn
胁迫的响应, 本文以SSH文库的构建材料(小麦‘京
冬8号’)为研究对象, 分析了Zn胁迫下SAM代谢途
径中各支路关键基因的表达模式, 为阐明Zn胁迫
下植物的响应机制和植物对Zn毒害的抗性机理提
供理论基础。
S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine
synthetase, SAMS)可催化ATP和蛋氨酸生成SAM
植物生理学报376
(Cantoni 1953) (图1)。SAM参与多种生化反应, 是
生物体内重要的代谢产物, 具有转甲基、转氨丙
基、转硫等多种生理作用。SAM经过转甲基、水
解和转硫作用生成半胱氨酸(Cys) (纪宇等2005),
Cys经γ-谷氨酰半胱氨酸生成谷胱甘肽(glutathione,
GSH) (图1)。研究表明, γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶
(γ-glutamy-lcysteine synthetase, γ-ECS)是GSH合成
中的限速酶(Noctor等1998)。在植物中, GSH和其
他抗氧化物质(如维生素C、维生素E、类胡萝卜
素)一样, 能够减少由于环境和代谢产物胁迫而引
发的活性氧自由基(active oxygen species, AOS)的
积累, 消除AOS对植物机体的伤害作用; 另一方面,
GSH又能够在谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-
transferase, GST)的催化作用下与外源物质结合,
缓解有害物质的伤害。
SAM是生物合成多胺(polyamines, PAs)和乙
烯的前体(Yang和Hoffman 1984)。S-腺苷甲硫氨酸
脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase, SAM-
DC)催化SAM形成脱羧的SAM, 为PAs生物合成提
供氨丙基供体(图1), 是植物PAs生物合成途径中的
一个关键酶(Chiang等1996)。PAs在植物体内的作
用主要有两种: 一种是作为生长调节物质对植物
的生长发育起调节作用; 另一种是作为渗透调节
物质在植物受到环境胁迫时起作用(汪沛洪1990)。
此外, SAM在1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-amin-
ocyclopropane-1-carboxylic acid synthase, ACS)催
化下生成1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopro-
pane-1-carboxylic acid, ACC), 后者在ACC氧化酶
(ACC oxidase, ACO)的催化下生成乙烯(图1)。研
究表明, PAs和乙烯在植物的逆境响应中发挥重要
作用(Bouchereau等1999; 陈坤明和张承烈2000;
Kasukabe等2004)。
SAM在烟酰胺合成酶(nicotianamine synthase,
NAS)的催化下形成烟酰胺(nicotianamine, NA) (图
1), 后者是Fe2+、Zn2+及其他二价金属离子在体内
吸收和转运的载体(Douchkov等2002)。研究发现,
HvNAS的转基因水稻植株与野生型植株相比Zn含
量增加了80% (王育花等2008), 且种子中的Zn含量
也明显增加(Masuda等2009); NAS的转基因烟草新
叶中Zn含量比对照高出2.5倍(Takahashi等2003)。
这表明NAS在Zn运输过程中起到一定的作用。
NA进一步在烟酰胺氨基转移酶(nicotianamine am-
inotransferase, NAAT)等催化下经过一系列步骤可
形成脱氧麦根酸, 再转化为麦根酸和差向异构羟
基麦根酸等麦根酸类植物高铁载体(mugineic acid
family phytosiderophores, MAs) (Suzuki等2006)。
研究报道, MAs不仅能活化根际土壤中的Fe, 还可
以活化土壤中的Zn, 显著提高Zn在根际土壤中的
移动性和在根系质外体中的累积量, 从而提高植
物对Zn的吸收量(Zhang等1991)。此外, Cakmak等
(1996)研究发现, Zn高效小麦品种比低效品种根系
分泌更多的MAs。
材料与方法
1 试验材料与处理
将小麦‘京冬8号’ (Triticum aestivum L. cv.
图1 SAM的代谢途径
Fig.1 The metabolic pathway of SAM
Met: 蛋氨酸(methionine); SAMS: S-腺苷甲硫氨酸合成酶
(S-adenosylmethionine synthetase); SAM: S-腺苷甲硫氨酸(S-adeno-
sylmethionine); S-Hcy: S-腺苷高半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine);
SAHase: S-腺苷高半胱氨酸水解酶(S-adenosylhomocysteine hydro-
lase); Hcy: 高半胱氨酸(homocysteine); Cys: 半胱氨酸(cysteine);
γ-ECS: γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-glutamylcysteine synthetase);
GS: 谷胱甘肽合成酶(glutathione synthetase); GSH: 谷胱甘肽(glu-
tathione); GST: 谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase); ACS:
1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic
acid synthase); ACC: 1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-
1-carboxylic acid); ACO: ACC氧化酶(ACC oxidase); SAMDC: S-腺
苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase); PAs: 多胺
(polyamines); NAS: 烟酰胺合成酶(nicotianamine synthase); NA: 烟
酰胺(nicotianamine); NAAT: 烟酰胺氨基转移酶(nicotianamine ami-
notransferase); MAs: 麦根酸类植物高铁载体(mugineic acid family
phytosiderophores)。
柴兴苹等: Zn胁迫下小麦S-腺苷甲硫氨酸代谢途径关键基因表达模式分析 377
‘Jingdong 8’)种子表面消毒, 在蒸馏水中萌发后, 将
幼苗转入1/2Hoagland培养液中培养, 每3 d更换1次
培养液。幼苗长出3片真叶后, 选取长势一致的幼
苗, 用含1 mmol·L-1 ZnSO4·7H2O (处理浓度依据
SSH文库结果 , 未发表资料)的培养液胁迫处理
0~72 h, 分别在处理0、0.5、4、8、12、24和72 h
后取植株的地上部和根系组织样品, 于液氮速冻
后在-80 ℃冰箱中保存, 用于SAM代谢途径相关基
因表达谱的研究。此外, 选取长势一致的三叶期
小麦幼苗, 分别在含0.5和5 mmol·L-1 ZnSO4·7H2O
的培养液中处理0和4 h后, 取植株的地上部和根系
组织样品, 于液氮速冻后在-80 ℃冰箱中保存, 用
于SAM代谢途径快速响应的研究。温室的相对湿
度(75±5)%, 温度(22±3) ℃, 光强165 μmol·m-2·s-1, 光
照周期16 h/8 h (光照/黑暗)。
2 RNA提取、纯化与反转录
用TRIZOL (Invitrogen)提取总RNA; 采用
TransScriptTM One-Step gDNA Removal and cDNA
Synthesis SuperMix试剂盒(北京全式金生物技术有
限公司)去除总RNA中的DNA及合成cDNA。
3 SAM代谢途径基因筛选与PCR引物
以小麦为材料, 用SSH技术构建了Zn胁迫下小
麦幼苗的正反向SSH cDNA文库(未发表资料)。本
研究所用的小麦SAM代谢途径相关基因(表1)均来
源于SSH文库的序列。PCR引物(表1)用Primer Pre-
mier v5.0设计, 由上海生工生物技术有限公司合成。
表1 小麦SAM代谢途径中一些基因及实时荧光定量PCR引物
Table 1 Several genes involved in the metabolic pathway of SAM in wheat and primers for real-time quantitative PCR
基因 引物
SAMS F: 5-TGATGCTGGTCTTACTGGTCG-3; R: 5-GATAAGGGCTCAGGCACACC-3
SAMDC F: 5-GAATGGTGAGCAGGAGCATGGTAG-3; R: 5-TTGTGTCCGAGCTCTCCAACAAG-3
SAHase F: 5-GCACACCTCCTCACTCAAACCAAT-3; R: 5-GCACCAACGGGAACTCTATCAACT-3
γ-ECS F: 5-CGATTTCAGTTCAGAGCAAGATATG-3; R: 5-GAGCGGTTGTTATCAGTATCAGTCC-3
GST F: 5- CGACCTCACCCATTTCTCCT-3; R: 5-CTTACTTTATTTTCCGTTGGTTCAG-3
NAS3 F: 5-CGAACTCCTCTCTCTTCTGCGTCAC-3; R: 5-TGAACTCCGTCATCATCGCACAG-3
NAAT F: 5-TTGGTCTACTAAGGGAATCATCAG-3; R: 5-TGGATCTCCTTCAAAAGATGTAAGT-3
ACS1 F: 5-TTGTTCCGTCACCATACTACCCT-3; R: 5-GAACCCTTACTCCTCGCTTCTTT-3
ACO1 F: 5-GAACACTGGCATCCCTGACG-3; R: 5-GTGAAGACATCCTCCCAATCC-3
18S rRNA F: 5-GTGACGGGTGACGGAGAATT-3; R: 5-GACACTAATGCGCCCGGTAT-3
4 实时荧光定量PCR
实时荧光定量PCR采用TransStart Green qPCR
SuperMix UDG试剂盒(北京全式金生物技术有限
公司)。10 µL的PCR体系包括: 5 µL 2×TransStart
Green qPCR SuperMix、0.2 µL 50×Passive Refer-
ence Dye (II)、0.2 µL引物F (10 µmol·L-1)、0.2 µL
引物R (10 µmol·L-1)、0.5 µg模板, 加ddH2O至10
µL。检测采用美国Stratagene公司Mx3000P se-
quence detection system。为对反应中RNA进行均
一化处理, 选取小麦18SrRNA基因作为内标基因,
每个反应重复3次。PCR反应条件: 热启动50 ℃ 2
min, 95 ℃预变性10 min; 95 ℃变性15 s、60 ℃退
火15 s、72 ℃延伸20 s, 共40个循环。反应结束后
温度从60 ℃上升到95 ℃绘制熔解曲线, 曲线为单
峰时, 认为扩增产物正确, 不存在非特异性扩增。
扩增后将每对引物PCR产物进行测序比对以保证
扩增产物为目的基因片段。目的基因的表达量采
用2-ΔΔCT法计算(Livak和Schmittgen 2001), 而且基因
在各处理下的相对表达水平都通过对照条件下该
基因的相对表达量进行校正。
5 乙烯释放量的测定
对小麦植株进行不同时间的Zn (1 mmol·L-1)
处理后, 取地上部和根系, 用蒸馏水冲洗干净后装
入5 mL医用安培瓶中, 密封并置于室温下1 h, 然后
用注射器于瓶中抽取1 mL气体, 注入日本Shimad-
zu公司的GC-7AG气相色谱仪测定乙烯释放量[以
nmol·g-1 (FW)·h-1表示]。每个试验设4次重复。本
研究结果差异显著性分析采用t-检验, P=0.05, 差
异显著用*表示。
植物生理学报378
实验结果
1 Zn胁迫不同时间对小麦SAM代谢途径基因表达
的影响
从SSH文库中筛选出SAM代谢途径中的9个
关键基因(表1)。通过实时荧光定量PCR的方法分
析Zn (1 mmol·L-1)胁迫0~72 h后小麦SAM代谢途径
相关基因转录水平的变化。结果表明, 1 mmol·L-1
Zn处理后, 根中SAMS相对表达量明显下降, 且在
Zn处理后24 h达到最低(图2-A); 与根中类似, 地上
部SAMS在Zn处理后也下调表达(图3-A)。SAMDC
是PAs合成途径的关键基因, Zn处理后, 根中的相
对表达量呈下降趋势(图2-B), 并在处理4 h时达到
最低; 而地上部的相对表达量在Zn处理4 h后达到
最高(图3-B)。此外, SAM也是合成NA的底物,
NAS和NAAT是NA代谢支路上的关键酶。Zn处理
后小麦根中的NAS3和NAAT均上调表达(图2-F和
G); 地上部NAAT在Zn处理后也上调表达(图3-F)。
在GSH合成途径中 , 小麦地上部和根系中SA-
Hase、γ-ECS和GST分别在Zn处理4和12 h时上调
表达(图2-C~E, 图3-C~E)。小麦根中参与乙烯合
成的关键酶基因ACS1和ACO1在Zn处理后均呈下
调表达趋势, 并在处理后24 h达到最低(图2-H和
I)。这些结果与Zn胁迫下小麦SSH文库中相应基
因的表达模式相一致(未发表资料)。
2 不同浓度Zn胁迫对小麦SAM代谢途径基因表达
的影响
低浓度(0.5 mmol·L-1)和高浓度(5 mmol·L-1) Zn
处理下, 小麦SAM代谢途径各基因在根系和地上
部的表达模式存在差异。对于PAs合成途径, 根系
中SAMDC表达量在低浓度Zn胁迫4 h后显著增加,
而高浓度Zn胁迫下无明显变化; 地上部SAMDC表
达量变化与根中类似(图4-A和图5-A)。高浓度和
低浓度Zn处理对GSH合成途径各基因表达的影响
不同: 根中SAHase的表达量在高浓度Zn处理下显
著降低, 在低浓度下没有变化(图4-B), 而在地上部
其表达量均显著增加(图5-B); 两种浓度Zn处理下,
根中γ-ECS表达量均降低(图4-C); 根中GST表达量
在低浓度和高浓度Zn处理下均没有显著变化(图
4-D), 而地上部其表达量在两个浓度Zn处理下均
显著降低(图5-C)。NA合成途径中, 根中NAS3表达
量在低浓度Zn处理下无明显变化, 但在高浓度Zn
处理后显著降低(图4-E)。此外, 在高浓度和低浓
度Zn处理下, 根中NAAT的表达量均降低(图4-F),
而地上部均上调表达(图5-D)。总之, PAs合成途径
在低浓度Zn胁迫下响应明显, 而在高浓度下无明
显变化; 由NAS3和NAAT调控的NA合成代谢及
GST催化下GSH与底物的结合作用均在高浓度Zn
胁迫下显著增强。
3 Zn处理不同时间对小麦根系及地上部乙烯释放
量的影响
为了进一步探讨植物SAM代谢支路上乙烯合
成途径对Zn胁迫的响应, 本研究测定了Zn胁迫下
小麦的乙烯释放量。结果显示, 1 mmol·L-1 Zn处理
后, 根系中乙烯释放量随处理时间的延长而逐渐
增加, 在处理后96 h达到最高(图6-A); 而地上部乙
烯释放量在处理0.5 h后显著降低, 而后恢复到对照
(0 h)水平(图6-B)。
讨　　论
目前关于植物Zn胁迫耐性研究主要集中于生
理机制方面, 如阻止吸收、螯合解毒和体内区室
化分隔作用(龚红梅和沈野2010), 而对Zn胁迫分子
响应机理研究较少。本研究基于Zn胁迫小麦SSH
文库结果(未发表资料), 筛选出对Zn胁迫响应的
SAM代谢途径, 并对该途径中关键基因的表达模
式进行进一步分析, 为研究小麦的Zn胁迫分子响
应机制提供了参考依据。
SAMS是合成SAM的关键基因, 受环境胁迫调
控(李昌澎等2011; Van Breusegem等1994)。本研究
发现, Zn (1 mmol·L-1)处理下小麦根和地上部SAMS
均下调表达(图2-A和图3-A); 早期研究结果显示Zn
胁迫(1 mmol·L-1)下, 拟南芥中SAMS1的表达量升
高, 而Zn超富集植物遏蓝菜和鼠耳芥中SAMS的表
达没有明显变化(van de Mortel等2006; Becher等
2004)。这表明SAMS在不同的植物中对Zn胁迫的
响应机制存在差异。
PAs和乙烯均在植物的逆境响应过程中起作
用。此外, 有研究发现二者的调控作用是相互拮
抗的。例如, PAs抑制许多单子叶和双子叶植物叶
的衰老(Kaur-Sawhney等1982)和果实成熟(Kakkar
和Rai 1993); 乙稀则促进这些过程。Apelbaum等
(1981)研究结果显示PAs能够抑制苹果叶片中乙烯
柴兴苹等: Zn胁迫下小麦S-腺苷甲硫氨酸代谢途径关键基因表达模式分析 379
图2 Zn (1 mmol·L-1)对小麦根中SAM代谢途径基因表达的影响
Fig.2 Effects of Zn (1 mmol·L-1) on transcription levels of genes in SAM metabolic pathway in wheat roots
采用t-检验进行显著性分析, *表示各处理与对照(0 h)存在显著差异(P≤0.05)。
植物生理学报380
的合成; Kumar等(1996)研究发现降低马铃薯中
SAMDC的表达能够增加乙烯的合成。本研究结果
显示, Zn (1 mmol·L-1)胁迫下, 小麦根中SAMDC的
表达呈下降趋势(图2-B), 而此时根中乙烯释放量
则整体呈上升趋势(图6-A); Zn胁迫下小麦地上部
SAMDC的表达量升高(图3-B), 而乙烯的释放量则
先下降, 然后逐渐恢复到对照水平(图6-B)。以上
结果表明, 小麦响应Zn胁迫的过程中, PAs和乙烯
的合成可能是相互竞争的。
ACS和ACO是乙烯合成的限速酶 (Kende
1993)。其中ACS的表达受到许多信号的调控
(Wang等2002), 植物中不同的ACS家族成员可以正
调控或负调控乙烯的合成(Nakatsuka等1998)。
ACO也是由一个多基因家族编码的, 各家族成员
对环境胁迫的响应不同(Jiang和Deyholos 2006; 陈
冬花等2011), 而且在不同的生长阶段其表达具有
组织特异性(Blume和Grierson 1997; Barry等1996)。
我们的研究也发现, 小麦三叶期幼苗中ACS1和
ACO1的表达具有组织特异性, 在根中表达, 而叶
片中检测不到它们的表达。Zn胁迫下, 小麦根中
乙烯释放量增加(图6-A), 而ACS1和ACO1的表达
量均降低(图2-H和I)。因此, ACS1和ACO1可能负
调控乙烯的合成。
研究表明, Zn胁迫下番茄幼苗中GSH的含量
增加, 且叶片中的含量高于根系中的(丁海东等
2006), 随胁迫时间的延长其含量逐渐降低; 这与本
图3 Zn (1 mmol·L-1)处理对小麦地上部SAM代谢途径基因表达的影响
Fig.3 Effects of Zn (1 mmol·L-1) on transcription levels of genes in SAM metabolic pathway in wheat shoots
采用t-检验进行显著性分析, *表示各处理与对照(0 h)存在显著差异(P≤0.05)。
柴兴苹等: Zn胁迫下小麦S-腺苷甲硫氨酸代谢途径关键基因表达模式分析 381
研究中小麦Zn胁迫下GSH合成途径中γ-ECS和GST
的表达模式相一致(图2-D和E, 图3-D和E)。Di
Baccio等(2005)研究也表明, Zn胁迫下, 杨树幼叶
中γ-ECS的表达量升高。此外, GSH作为生物体内
主要非蛋白还原态硫的贮藏物质之一, 在生物体
抵抗各种胁迫(干旱、冷害、重金属等)的过程中
起着重要的作用。因此, Zn胁迫下, GSH合成途径
上关键酶基因的上调表达能够提高植物体内GSH
的含量, 进而降低Zn胁迫造成的毒害。
NAS在高等植物中普遍存在, 其组织表达模式
与物种及环境胁迫相关(Higuchi等1999, 2001; Mi-
zuno等2003)。小麦NAS3在根中表达(图2-F), 且在
Zn胁迫下表达量增加; 而在叶中检测不到NAS3的
表达, 推测NAS3在正常条件以及Zn胁迫条件下均
只在根中特异性表达。另外, 有研究发现, 增加
Zn2+敏感型粟酒酵母(Zn2+-hypersensitive Schizosac-
charomyces pombe)中NA的含量能够降低自身的
Zn敏感性, 并能减少内质网中的Zn含量(Weber等
2004); Zn超富集植物鼠耳芥中的NAS2和NAS3在
Zn胁迫的抗性响应中发挥重要的调控作用, Zn胁
图4 不同浓度Zn处理下小麦根中SAM代谢途径基因的表达模式
Fig.4 Expression patterns of genes in SAM metabolic pathway in wheat roots treated with different concentrations of Zn
采用t-检验进行显著性分析, *表示处理(4 h)与对照(0 h)存在显著差异(P≤0.05)。
植物生理学报382
迫下 , 二者的转录及蛋白表达水平均高于对照
(Becher等2004; Weber等2004)。这些结果表明,
NA在真核微生物及高等植物抵抗Zn胁迫的过程
中发挥重要的作用。此外 , Zn胁迫下小麦根中
NAAT上调表达(图2-G), 有利于MAs的合成。由此
推测, Zn胁迫下, 植物可能通过增强NA及MAs的
合成来螯合植物体内多余的Zn2+, 缓解Zn对植物的
毒害。
由此可见, 小麦SAM代谢途径各支路对Zn胁
迫的响应不尽相同, 其中GSH和NA支路代谢活动
增强; 在不同的Zn胁迫强度下, 小麦SAM各代谢支
路的快速响应存在差异。此外, PAs和乙烯合成途
径在Zn胁迫的响应中可能存在竞争作用。总之,
SAM代谢途径在Zn胁迫响应中发挥重要作用, 但
其参与的具体生理生化和分子机制还需进一步
研究。
图5 不同浓度Zn处理下小麦地上部SAM代谢途径基因的表达模式
Fig.5 Expression patterns of genes in SAM metabolic pathway in wheat shoots treated with different concentrations of Zn
采用t-检验进行显著性分析, *表示处理(4 h)与对照(0 h)存在显著差异(P≤0.05)。
图6 Zn (1 mmol·L-1)对小麦根系及地上部乙烯释放量的影响
Fig.6 Effects of Zn (1 mmol·L-1) on ethylene release in wheat roots and shoots
采用t-检验进行显著性分析, *表示各处理与对照(0 h)存在显著差异(P≤0.05)。
柴兴苹等: Zn胁迫下小麦S-腺苷甲硫氨酸代谢途径关键基因表达模式分析 383
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