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The antioxidant enzyme activities and gene expression induced by spermidine in leaves of white clover

NO参与Spd诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫20150417 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
王晓娟,李州,彭燕.NO参与Spd诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达.草业学报,2015,24(4):140147.
WangXJ,LiZ,PengY.Theantioxidantenzymeactivitiesandgeneexpressioninducedbyspermidineinleavesofwhiteclover.ActaPrataculturae
Sinica,2015,24(4):140147.
犖犗参与犛狆犱诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达
王晓娟,李州,彭燕
(四川农业大学动物科技学院草业科学系,四川 雅安625014)
摘要:以‘拉丁诺’白三叶为试材,采用药理学实验,探讨一氧化氮(NO)信号在外源亚精胺(Spd)诱导抗氧化酶活性
及其基因表达中的作用。研究结果显示,20μmol/L的外源Spd可显著提高白三叶叶片硝酸还原酶(NR)和一氧化
氮合酶(NOS)活性,诱导白三叶离体叶片NO积累,并且具有时间效应,在处理第2h达到最大值;50μmol/LNO
清除剂牛血红蛋白(Hb)、5mmol/L硝酸还原酶(NR)抑制剂偏钒酸钠(NaVO3)以及200μmol/L一氧化氮合酶
(NOS)抑制剂 NG硝基L精氨酸甲酯盐酸盐(LNAME)处理均可不同程度地逆转Spd诱导的 NO含量的升高。
外源Spd亦可提高白三叶叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化
物酶(APX)的活性及其基因的相对表达量,而 Hb、NaVO3 和LNAME不同程度地抑制了Spd诱导的SOD、POD、
CAT、APX酶活性及其基因表达。以上结果表明:Spd可能通过激活硝酸还原酶和一氧化氮合酶途径诱导产生
NO,且NO信号参与了Spd调控白三叶叶片抗氧化酶活性及其基因表达。
关键词:白三叶;一氧化氮;亚精胺;抗氧化酶;基因表达  
犜犺犲犪狀狋犻狅狓犻犱犪狀狋犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊犪狀犱犵犲狀犲犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀犻狀犱狌犮犲犱犫狔狊狆犲狉犿犻犱犻狀犲犻狀犾犲犪狏犲狊
狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉
WANGXiaoJuan,LIZhou,PENGYan
犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犢犪’犪狀625014,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Apharmacologicalexperimentwasdesignedtoinvestigatethefunctionofnitricoxide(NO)inthe
spermidineinducedantioxidantenzymeactivitiesandgeneexpressioninwhiteclover(Ladino).Treatmentwith
exogenousspermidine(Spd)at20μmol/Lsignificantlyimproved(犘<0.05)thenitratereductase(NR)and
nitricoxidesynthase(NOS)activitiesinleavesofwhitecloverandNOcontentreachedamaximumafter2hof
Spdtreatment.However,treatmentsthatincluded50μmol/Lbovinehemoglobin(Hb)(NOscavenger),5
mmol/Lpartialsodiumvanadate(NaVO3)(aNRinhibitor)and200μmol/LNGnitroLargininemethylester
hydrochloride(LNAME)(aNOSinhibitor)inhibitedtheaccumulationofNOinSpdtreatedwhiteclover.
ExogenousSpdtreatmentcanalsoenhancetheactivitiesofsuperoxidedismutase(SOD),peroxidase(POD),
catalase(CAT)andascorbicacidperoxidase(APX)andtherelevantgeneexpressioninleaves.Hb,NaVO3
andLNAMEinhibitedtheSpdinducedenzymeactivitiesofSOD,POD,CAT,APXandgeneexpressionto
diferentdegrees.TheseresultssuggestthatSpdinducedNObyenhancingantioxidantenzymeactivitiesandexpression
ofrelatedgenesinwhiteclover,andthatNOproductionisprobablyregulatedfromtheNRandNOSpathways.
犓犲狔狑狅狉犱狊:whiteclover(犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊);nitricoxide;spermidine;antioxidantenzyme;geneexpression
第24卷 第4期
Vol.24,No.4
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年4月
April,2015
收稿日期:20140331;改回日期:20140509
基金项目:国家自然科学基金(31372371)和四川省科技厅“十二五”饲草育种攻关(2011YZGG11)资助。
作者简介:王晓娟(1988),女,四川南充人,在读硕士。Email:wangxiaoj12@126.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:pengyanlee@163.com
多胺(polyamines,PAs)为生物体代谢过程中产生的具有较高生物活性的物质,是一类低分子量脂肪族含氮
碱。高等植物中常见的多胺主要有腐胺(putrescine,Put)、尸胺(cadaverine,Cad)、精胺(spermine,Spm)和亚精
胺(spermidine,Spd)等[1]。研究表明,在逆境胁迫下,PAs能够诱导抗氧化酶基因的表达,提高抗氧化酶活性,调
节体内活性氧(ROS)代谢平衡,有效缓解氧化压力[2]。在番茄(犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮狅狀犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿)、黄瓜(犆狌犮狌犿犻狊狊犪狋犻
狏狌狊)的研究中发现,外源Spd通过降低超氧阴离子(O2-)产生速率、过氧化氢(H2O2)与丙二醛(MDA)含量,提
高抗氧化酶活性以增强幼苗的抗渗透胁迫能力[34]。PAs诱导烟草(犖犻犮狅狋犻犪狀犪狋犪犫犪犮狌犿)、冰叶日中花(犕犲狊犲犿
犫狉狔犪狀狋犺犲犿狌犿犮狉狔狊狋犪犾犾犻狀狌犿)中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)基因的表达,以提高植物抗氧化保
护[56]。此外,PAs还具有保护生物大分子结构和生理功能、诱导可溶性渗透调节物积累并参与逆境胁迫信号传
递等功能[2]。
一氧化氮(nitricoxide,NO)作为广泛存在于动植物和微生物中的信号分子,在植物生长、发育及逆境胁迫中
发挥重要作用。国内外众多研究表明NO在植物体内具有广泛的生理效应,NO参与植物呼吸作用、根和叶片的
生长发育、种子萌发、气孔关闭、光形态建成、细胞程序性死亡、植物组织的成熟和衰老以及植物抗逆反应等[78]。
外源NO预处理可以提高干旱胁迫下植物叶片的保水性,降低离子渗漏率,诱导气孔关闭以及增加胚胎发育后期
丰富蛋白编码基因的转录,从而提高植物耐旱性[9]。植物体内NO的合成主要包括硝酸还原酶(NR)和一氧化氮
合酶(NOS)途径,及其他非酶促生成途径[8]。如水分胁迫可诱导玉米(犣犲犪犿犪狔狊)叶肉细胞中NO积累,而 NR
和NOS抑制剂均可抑制NO含量的升高[10];激动素(KT)和玉米素(ZT)通过激活NR和 NOS活性,促进NO
产生,从而延缓离体小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)叶片衰老过程中叶绿素和可溶性蛋白含量的降低,抑制丙二醛
(MDA)的积累[11]。
有关PAs诱导NO的产生,在植物种子萌发、生长发育中已有相关报道。白旭等[12]的研究显示,外源PAs
尤其是Spd在促进莴苣(犔犪犮狋狌犮犪狊犪狋犻狏犪)种子早萌过程中可能与诱导NO的产生有关;PAs可促进拟南芥(犃狉犪
犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪)幼苗组织释放NO[13]。我们实验室最新研究表明,外源Spd可以提高白三叶抗氧化酶活性,但
是其作用机理目前还不清楚。NO信号是否参与Spd诱导抗氧化酶活性,NR和NOS作为植物体内合成NO的
关键酶是否参与Spd诱导NO信号的产生,以及Spd调控不同类型抗氧化酶基因的表达模式鲜有报道。本研究
以白三叶(犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊)为材料,采用NO清除剂牛血红蛋白(Hb)[11]、NR抑制剂偏钒酸钠(NaVO3)[14]以
及NOS抑制剂NG硝基L精氨酸甲酯盐酸盐(LNAME)[11]结合亚精胺(Spd)处理离体叶片,探讨外源Spd诱
导白三叶叶片NO信号产生的途径,以及诱导的NO在Spd激活抗氧化酶活性及其基因表达中的作用。以期为
深入理解Spd参与调控植物抗氧化防御的生理和分子机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料培养与试剂
供试材料白三叶品种为‘拉丁诺’(Ladino),种子购于成都绿草原种子有限公司。选择籽粒饱满大小一致的
白三叶种子,经0.1% HgCl2 消毒3min,立即用蒸馏水冲洗数次,均匀撒播在预先消毒的盛有石英砂的塑料育
苗盆中,置于光照培养箱中进行培育。培养条件为:光照昼夜温度23℃/19℃,时长各为12h,相对湿度70%。发
芽7d后,采用Hoagland全营养液培养幼苗,每天更换营养液。待幼苗长至30d(2片成熟叶片)时剪取叶色一
致、嫩度相同、长势相当的白三叶叶片,于蒸馏水中浸泡1h以洗脱伤害,然后进行各种处理。其中亚精胺(Spd)
浓度为20μmol/L;一氧化氮清除剂牛血红蛋白(Hb),浓度为50μmol/L
[11];硝酸还原酶抑制剂偏钒酸钠(Na
VO3),浓度为5mmol/L[14];一氧化氮合酶抑制剂 NG硝基L精氨酸甲酯盐酸盐(LNAME)浓度为200
μmol/L
[11]。
1.2 试验设计
试验首先以CK(对照,蒸馏水)和20μmol/LSpd溶液分别浸泡离体叶片1,1.5,2,4,6h后取样,测定样品
中NO含量的变化,筛选出NO含量测定的最佳时间点为处理的第2h。在NO清除剂与NO合成酶的抑制剂效
应中,将离体叶片分别用各种抑制剂预处理2h[14],即将叶片分别用Hb、NaVO3 和LNAME溶液浸泡2h。
141第4期 王晓娟 等:NO参与Spd诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达
为了研究Spd与NO清除剂和NO合成酶抑制剂对白三叶叶片NO含量以及抗氧化酶活性及其基因表达
的影响,试验设5个处理:1)CK(对照,蒸馏水);2)Spd;3)Spd+Hb(Hb浸泡叶片2h后再转移到Spd溶液继续
浸泡);4)Spd+NaVO3(NaVO3 浸泡叶片2h后再转移到Spd溶液继续浸泡);5)Spd+LNAME(LNAME浸
泡叶片2h后再转移到Spd溶液继续浸泡);分别在处理后第2h测定NO含量及抗氧化酶基因表达,在处理后
第8h测定抗氧化酶活性。因植物细胞中NO合成的酶促途径主要包括NR和NOS两条途径,所以在探讨Spd
诱导NO合成的途径时,试验分为两个部分。研究NR是否参与Spd诱导NO合成设4个处理:1)CK(对照);2)
NaVO3;3)Spd;4)Spd+NaVO3(材料处理方法同上);处理2h测定硝酸还原酶活性。研究NOS是否参与Spd
诱导NO合成设4个处理,1)CK(对照);2)LNAME;3)Spd;4)Spd+LNAME(材料处理方法同上);处理2h测
定一氧化氮合酶活性。上述处理均设4个重复,置于温度23℃,全光照的恒温培养箱条件下进行。
1.3 生理指标测定
NO含量和NOS活性均采用试剂盒测定[15],试剂盒购自南京建成生物工程研究所。取0.1g处理过的叶片
加0.9mL0.9%NaCl匀浆:12000r/min离心10min,取上清沸水浴3min;12000r/min离心5min,取上清用
于NO含量检测。在550nm波长下测定吸光度值,考马斯亮兰法测定蛋白质含量,计算每克蛋白含NO的量。
取0.1g处理过的叶片加0.9mL0.9% NaCl(含0.5mmol/L 二硫苏糖醇DTT、1mmol/L苯甲基磺酰氟
PMSF)匀浆;12000r/min离心10min,取上清为NOS提取液。按照试剂盒说明考马斯亮兰法测定蛋白质含量,
在530nm波长下测定吸光度值,酶活性定义:每毫克组织蛋白每分钟生成1nmolNO为1个活性单位。
NR活性采用试剂盒测定并有所改进[16],试剂盒购自南京建成生物工程研究所。取0.1g处理过的叶片加
0.9mL匀浆介质:4000r/min离心10min,取上清液待测。空白管,标准管以及测定管按照试剂盒说明的步骤
加样,对照管稍加改进:0.2mL上清液加入1mL双蒸水37℃避光水浴准确反应30min,然后加1mL显色剂,
混匀,蒸馏水调0,在540nm、1cm光径比色测定吸光度值。考马斯亮兰法测定蛋白质含量。酶活性定义:每毫
克组织蛋白在37℃的条件下每分钟还原1μmol硝酸盐为亚硝酸盐为1个酶活性单位。
粗酶液的提取:取0.1g处理过的叶片,加0.9mL150mmol/LpH值为7的磷酸缓冲液匀浆:4℃下15000
r/min离心20min,上清液即为粗酶提取液。超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性采用核黄素
NBT法测定[17]。过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)参照Chance和 Maehly[18]的方法
并略有修改。POD活性测定:反应体系中加入0.925mL的 HAcNaAc(乙酸醋酸)缓冲液,再加入0.5mL的
愈创木酚和25μL的粗酶液,混匀后加入50μL的H2O2 启动反应,在460nm处测定吸光值,每10s记录1次吸
光值,共记录8次。CAT活性测定:反应体系中加入0.95mL的PBS,再加入0.5mL的H2O2(混匀),最后加入
0.05mL的粗酶液,充分混匀后在240nm处测定吸光值,每10s记录1次吸光值,共记录8次。抗坏血酸过氧
化物酶(ascorbateperoxidase,APX)活性参照Nakano和Asada[19]的方法进行测定。可溶性蛋白含量采用考马
斯亮蓝法测定[20]。
1.4 荧光实时定量PCR(qRT-PCR)分析
采用qRT-PCR的方法分析白三叶叶片中的抗
氧化酶的转录水平。白三叶叶片总RNA提取参照捷
倍斯公司试剂盒(PlantRNAKit)说明书,提取的总
RNA参照美国BioRadLaboratories公司反转录试剂
盒(iScriptTMcDNASynthesisKit)说明书进行反转录
获得cDNA第一链。以白三叶肌动蛋白基因(βAc
tin)为内参,根据白三叶POD基因,GenBank中已知
的红三叶(犜.狆狉犪狋犲狀狊犲)SOD基因、蚕豆(犞犻犮犻犪犳犪犫犪)
CAT基因和蒺藜苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狋狉狌狀犮犪狋狌犾犪)APX基
因序列设计引物,引物设计如表1。以获得的cDNA
第 一链为模板进行qRT-PCR扩增。qRT-PCR在
表1 试验中所用到的引物
犜犪犫犾犲1 犃犾狆狉犻犿犲狉狊狌狊犲犱犻狀狋犺犻狊犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋
基因 Gene 引物序列(5′3′)Primersequence
超氧化物歧化酶
犆狌/犣狀SOD
TCACCTTCCACTTTCAAACCTCTC
TGTTGGACCTTCGTCTTCTTGAGT
过氧化氢酶CAT GTCTTCTTTGTTCACGATGGGATG
GAAAGTGGGAGAAGAAGTCAAGGAT
过氧化物酶POD TCTAGGGCAACGGTTAATTCATTC
GGTACGGATTTTCCCATTTCTTG
抗坏血酸过氧化物
酶APX
GCAGCATCAGTTGGCAAGACC
GGCAAACCTGAGACTAAATACACGA
内参βActin TTACAATGAATTGCGTGTTG
AGAGGACAGCCTGAATGG
241 草 业 学 报 第24卷
BioRad公司的iQMulticolor实时定量PCR检测系统中进行。βActin、犆狌/犣狀SOD、CAT和POD基因反应程
序为:94℃3min;94℃30s,57℃30s,72℃1min,30个循环;72℃5min。APX基因反应程序为:94℃3min;
94℃30s,62.5℃30s,72℃1min,30个循环;72℃5min。
1.5 统计分析
采用Excel2003进行绘图与数据处理;SAS8.0软件进行方差分析和显著性检验(犘<0.05)。基因表达分
析均以对照为参照进行相对表达比较。
2 结果与分析
图1 亚精胺处理对白三叶叶片犖犗含量的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狊狆犲狉犿犻犱犻狀犲狅狀犖犗
犮狅狀狋犲狀狋犻狀狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊
   图中不同字母表示不同时间点不同处理差异显著(犘<0.05)。Different
lettersshowsignificantdifferencesatthe0.05levelamongthetreatments
atdifferenttimepoint.
图2 不同处理对白三叶叶片犖犗含量的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犖犗
犮狅狀狋犲狀狋犻狀狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊
   不同字母表示差异显著(犘<0.05)。下同。Differentlettersindicate
significantdifferencesat犘<0.05level.Thesamebelow.
2.1 外源Spd诱导NO产生变化动态
如图1所示,在一定时间范围内,以蒸馏水浸泡
(CK)的白三叶叶片中 NO含量均无显著变化,而
20μmol/LSpd处理的白三叶叶片NO含量呈先增
加后减少的趋势,且在处理后第2h达到最大值。
在不同时间点Spd处理的白三叶叶片 NO含量均
高于对照,大部分达到显著,表明Spd能够诱导叶
片NO合成。据此,在探讨NO的产生途径时,以处
理后2h为NO含量测试时间点。
2.2 NO清除剂及 NR、NOS抑制剂对Spd诱导
NO含量的影响
为了进一步探讨Spd诱导NO产生的途径,观
测了NO清除剂及合成抑制剂对NO含量的影响。
与CK比较,Spd处理明显提高了白三叶叶片内源
NO含量,NO清除剂 Hb处理,NO含量则降低了
60.64%。同样,NR抑制剂NaVO3 和NOS抑制剂
LNAME处理,NO含量亦显著降低。由此可见,
Hb、NaVO3 和LNAME可显著抑制Spd引起的白
三叶叶片NO的产生,推测 NR和 NOS均参与了
Spd诱导NO的合成(图2)。
2.3 Spd对硝酸还原酶活性的影响
由图3可看出,NR抑制剂NaVO3 处理使NR
活性比对照降低31.38%,证明NaVO3 可抑制叶片
NR活性。与CK相比Spd处理使白三叶叶片 NR
活性提高了23.95%,达到显著水平,表明Spd能够
有效激活NR活性。Spd+NaVO3 处理NR活性较
NaVO3 单独处理有所提高,表明NaVO3 可抑制叶
片NR活性而Spd能够部分恢复NR活性。
2.4 Spd对一氧化氮合酶活性的影响
由图4可看出,NOS抑制剂LNAME处理使NOS活性比对照降低了53.87%,证明LNAME可抑制叶片
NOS活性。Spd处理的白三叶叶片 NOS活性比CK提高了27.07%,达到显著水平,表明Spd亦能有效激活
NOS活性。Spd+LNAME处理较单独LNAME处理显著提高,表明LNAME可抑制叶片NOS活性而Spd
能够完全恢复NOS活性。
341第4期 王晓娟 等:NO参与Spd诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达
图3 犛狆犱和犖犪犞犗3 对白三叶叶片硝酸还原酶活性的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛狆犱犪狀犱犖犪犞犗3狅狀犖犚
犪犮狋犻狏犻狋狔犻狀狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊 
图4 犛狆犱和犔犖犃犕犈对离体白三叶叶片一氧化氮合酶活性的影响 
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛狆犱犪狀犱犔犖犃犕犈狅狀犖犗犛
犪犮狋犻狏犻狋狔犻狀狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊 
2.5 NO产生抑制剂对Spd诱导抗氧化酶活性的影响
外源Spd诱导白三叶叶片抗氧化酶活性如图5所示。外源Spd处理的白三叶叶片的SOD(图5A)、CAT(图
5C)、APX(图5D)3种抗氧化酶活性显著高于CK,提高幅度分别为36.66%,49.63%和24.21%,而 Hb、NaVO3
和LNAME可显著抑制Spd引起的3种抗氧化酶活性的增加。与CK相比,Spd亦明显提高了POD活性(图
5B),但未达显著水平,同样Hb、NaVO3 和LNAME使POD活性恢复到CK水平。以上表明,Spd提高白三叶
叶片抗氧化酶活性需要NO的参与。
图5 不同处理对离体白三叶叶片抗氧化酶活性的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犪狀狋犻狅狓犻犱犪狋犻狏犲犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊
 
2.6 NO产生抑制剂对Spd调控抗氧化酶基因相对表达量的影响
qRT-PCR分析结果表明,Spd处理使白三叶叶片犆狌/犣狀SOD、POD、CAT和APX四种抗氧化酶基因的相
对表达量比CK分别上调了62.56%,60.62%,85.19%和80.35%,均达到显著水平。而 Hb、NaVO3 和L
NAME皆明显下调了由Spd引起的犆狌/犣狀SOD、POD、CAT和APX四种抗氧化酶基因的相对表达量(图6)。
由此可以推测,NO参与了Spd调控白三叶叶片抗氧化酶基因的表达。
441 草 业 学 报 第24卷
图6 不同处理对白三叶叶片抗氧化酶基因相对表达量的影响
犉犻犵.6 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犪狀狋犻狅狓犻犱犪狀狋犲狀狕狔犿犲犵犲狀犲犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉犾犲犪狏犲狊
 
3 讨论
3.1 Spd诱导NO的产生与NR和NOS途径密切相关
2006年Tun等[13]首次报道了PAs在拟南介幼苗中诱导合成 NO,同时通过巴西松(犃狉犪狌犮犪狉犻犪犪狀犵狌狊狋犻犳狅
犾犻犪)的悬浮培养,发现PAs中的Put能够诱导胚细胞产生NO[21],PAs预处理亦可诱导干旱胁迫下黄瓜幼苗产生
NO[22]。本试验的结果显示,外源Spd能够诱导白三叶离体叶片NO产量升高,并且具有时间效应,在第2h达
到最大值,而 Hb、NaVO3 和LNAME明显阻止由Spd诱导的NO含量的升高,可以推测NR和NOS途径均参
与了NO的产生。同时,外源Spd处理的白三叶叶片,其NOS和NR活性显著增强,而NaVO3 和LNAME具
有显著的抑制作用,表明外源Spd可能通过激活NR和NOS代谢,进而促成NO的大量产生,而Spd能否诱导
NR和NOS基因表达,有关深入机制有待进一步研究。
3.2 Spd能有效调控抗氧化酶活性及基因表达
植物在遭受非生物胁迫的过程中ROS积累增多,清除自由基的相关酶活性降低,使植物体内ROS代谢平衡
被破坏[23]。Spd提高逆境胁迫下抗氧化酶活性,有效清除活性氧,从而减轻氧化压力已有较多报道。外源Spd
通过提高大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)幼苗抗氧化酶活性以延缓大豆叶片叶绿素、蛋白质的降解速度[24],PAs通过介导抗
氧化系统降低超氧阴离子(O2-)产生速率,从而增强水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)植株耐盐性[25]。盐胁迫下,外源Spd和
Spm通过上调粗齿冷水花(犝犾狏犪犳犪狊犮犻犪狋犪)中犉犲SOD基因表达,以提高抗氧化保护[26],我们已有研究表明,外源
Spd能够提高干旱胁迫下白三叶抗氧化酶活性,延缓O2-、H2O2 积累,减轻膜脂过氧化(论文发表中)。在本试
验中,外源Spd亦可以提高正常条件下白三叶叶片抗氧化酶活性,并且上调相应抗氧化酶基因的表达,从而进一
步探索了Spd在抗氧化保护中可能存在的分子机制。
3.3 NO信号参与Spd调控抗氧化酶活性及基因表达
在本研究中,Hb、NaVO3 和LNAME除显著抑制Spd诱导白三叶NO产生外,同时也明显降低由Spd提高
的抗氧化酶活性,并下调相应抗氧酶基因的表达。结合其他相关报道,外源NO能够显著诱导盐胁迫下紫花苜蓿
(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)叶片SOD、POD和CAT活性提高[27],内源NO亦能影响CAT和SOD基因的转录水平[28],
我们可以推测,NO参与了Spd调控白三叶抗氧化酶活性及相关基因的表达。
综上所述,外源Spd可以提高正常水分条件下白三叶离体叶片抗氧化酶活性及其基因表达,提高白三叶叶
541第4期 王晓娟 等:NO参与Spd诱导白三叶抗氧化酶活性及其基因表达
片NR和NOS活性,诱导NO信号产生。所以推测外源Spd通过激活NR和NOS途径诱导产生NO,且NO信
号参与了Spd调控白三叶叶片抗氧化酶活性及其基因表达。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
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