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研究揭示外源NO缓解烟草铝胁迫的生化机制

2016年12月08日 来源:云南烟叶信息网 作者:黄学跃
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  烟草在线据云南烟叶信息网报道  一氧化氮(NO)作为植物体中重要的氧化还原信号分子,对生物体具有保护和毒害的双重效应。“外源一氧化氮对铝胁迫下烟草叶片光能利用和光保护系统及活性氧代谢的影响”研究揭示,铝胁迫导致叶片超氧阴离子(O2•)和过氧化氢(H2O2)含量升高,植株生物量下降,外源NO可防止或清除叶绿体内产生的活性氧,缓解铝对烟草的毒害。该成果发表在《湖南农业大学学报》,2016年级第6期上。

  适当浓度的NO能增强作物抗逆性,其作用具有浓度依赖性的特点。有研究表明,NO处理显著提高了决明、大豆的耐铝性,其缓解机理与铝诱导的根尖氧化胁迫程度降低有关;N处理可通过减轻铝诱导的小麦根尖线粒体呼吸功能障碍和影响花生根尖细胞程序性死亡基因表达来提高作物的耐铝性;外源NO预处理还可通过降低根尖果胶和半纤维素含量,提高果胶甲基酯化程度来增强水稻耐铝性。烟草栽培过程中常遭遇酸性土壤中的铝毒害,造成作物减产。但目前对外源NO可否通过调控叶绿体内光合能量代谢,降低活性氧的生成来增强烟草耐铝性或缓解铝毒害还少见报道。该研究以云烟100(耐铝)和云烟105(铝敏感)为材料,采用水培法,研究了外源NO对铝胁迫下烟草叶片光合作用、叶绿体内电子传递、能量耗散途径及活性氧代谢的影响,以期进一步了解烟草铝毒害及耐性机制,为利用NO提高烟草耐铝性提供理论和实践依据。

  该研究表明,铝胁迫显著降低了烟草叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII光合电子传递量子效率和光化学猝灭系数(qP),提高了反应中心PSII过剩激发能,从而导致叶片超氧阴离子(O2•)和过氧化氢(H2O2)含量升高,植株生物量下降。外源NO可显著提高铝胁迫下烟草叶片叶绿素含量、Pn、Fv/Fm、PSII光合电子传递量子效率、qP和植株生物量,降低反应中心PSII过剩激发能和叶片O2•、H2O2含量,且云烟105变化幅度高于云烟100。此外,外源NO还显著提高了铝胁迫下烟草叶片非光化学猝灭系数、光呼吸速率、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,说明NO可通过提高烟草叶片光化学反应能力、热耗散、光呼吸以及抗氧化酶活性来降低反应中心PSII过剩激发能,防止或清除叶绿体内产生的活性氧,缓解铝对烟草的毒害,这种缓解效应在敏感基因型云烟105 中表现更明显。

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