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《光經(jīng)多胺氧化酶調(diào)節(jié)大豆下胚軸木質(zhì)素的合成》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、http://www.paper.edu.cn光經(jīng)多胺氧化酶調(diào)節(jié)大豆下胚軸木質(zhì)素的合成1,21。*蘇國興劉友良1(南京農(nóng)業(yè)大學生命科學學院,南京農(nóng)業(yè)大學大豆研究所,農(nóng)業(yè)部大豆改良中心,南京,210095;2蘇州大學生命科學學院,蘇州,215006)摘要:為揭示光誘導多胺氧化降解與細胞壁木質(zhì)素合成關(guān)系,我們研究了在光(16h/d)和黑暗生長條件下,大豆(Glycinemax(Linn.)Merr.)下胚軸的生長、多胺氧化酶、二胺氧化酶、過氧化物酶活性以及H2O2、木質(zhì)素含量的變化。結(jié)果表明,光照明顯抑制大豆下胚軸的生長,促進多胺氧化酶、二胺
2、氧化酶和過氧化物酶活性,增加H2O2和木質(zhì)素的積累。H2O2含量與木質(zhì)素的積累成正相關(guān)關(guān)系(R2=0.9688)。H2O2是多胺氧化酶、二胺氧化酶催化多胺氧化降解的主要產(chǎn)物之一。光照促進多胺氧化酶、二胺氧化酶的活性,意味著它們對H2O2的積累有貢獻。但多胺氧化酶和二胺氧化酶活性在光照下的增加量小于H2O2的積累,暗示在光照條件下植物體內(nèi)的其它生理過程參與H2O2的產(chǎn)生。在過氧化物酶的催化下,植物利用H2O2將酚類物質(zhì)氧化交聯(lián)形成木質(zhì)素。在黑暗中生長的大豆黃化苗下胚軸的多胺氧化酶、二胺氧化酶、過氧化物酶活性和H2O2含量呈下降趨勢,木質(zhì)素含
3、量變化不大。在光照處理的同時,用不同濃度的2-羥乙基酰肼和氨基胍處理根部2天,在抑制多胺氧化酶、二胺氧化酶活性的同時,顯著降低了在光照生長條件下大豆下胚軸的H2O2和木質(zhì)素含量。實驗結(jié)果為光照通過促進多胺氧化酶、二胺氧化酶活性,增加H2O2在胞壁中的積累而促進細胞木質(zhì)素的合成,調(diào)節(jié)植物細胞分化的假設(shè)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:多胺氧化酶;H2O2;木質(zhì)素;2-羥乙基酰肼;大豆能使多胺類物質(zhì)氧化的酶類泛稱為多胺氧化酶(PolyamineoxidasesPAO),其廣泛分布于高等植物的細胞壁中(Cervellietal.,2000)。又可分為兩類,含
4、Cu和含F(xiàn)AD的氧化酶,前者對二胺底物如腐胺、尸胺有強的親和力而特稱為二胺氧化酶(DiamineoxidasesDAO)。DAO以Put為底物的氧化產(chǎn)物為吡咯啉、氨和H2O2。多胺氧化酶催化Spd和Spm的次級氨基氧化形成的產(chǎn)物是吡咯啉、1-(3-丙氨基)吡咯啉,二氨基丙烷和H2O2。二氨基丙烷被進一步轉(zhuǎn)化形成?-丙氨酸,吡咯啉轉(zhuǎn)化為γ-氨基丁酸(Bouchereauetal.,1999)。由于這些化合物不能再直接轉(zhuǎn)化為另一些多胺,因此認為多胺氧化降解除了是一種減少細胞游離態(tài)多胺方式外,其生理作用還與多胺的分解產(chǎn)物有關(guān)(Cervellie
5、tal.,2000)。細胞壁中的H2O2參與了多種與胞壁相關(guān)的生理過程,如細胞程序性死亡、胞壁木質(zhì)素的合成和硬化、細胞防御性反應(yīng)等(LambandDixon,1997;PennellandLamb,1997;Yodaetal.,2003)。在細胞生長和分化中,PAO催化的多胺氧化降解產(chǎn)生的H2O2在POD催化的胞壁木質(zhì)化過程中起重要作用(Laurenzi教育部博士點基金(20020307004)資助.*通訊作者:Tel:+86(0)2584395347;Fax:+86(0)2584396671;E-mail:6、au.edu.cn>or.1http://www.paper.edu.cnetal.,1999)。Federico等早在1986就發(fā)現(xiàn)豌豆木質(zhì)化程度高的莖基部PAO活性也高,推測幼苗的木質(zhì)化過程可能與PAO的活性有關(guān)。PAO在玉米的木質(zhì)部、木薄壁細胞、內(nèi)皮層、表皮層的初生和次生壁中極為豐富,已通過生化、組織化學、免疫細胞化學方法定位(SlocumandFurey,1991;Angelinietal.,1995;Laurenzietal.,1999)。最近的研究表明,玉米中胚軸表皮PAO基因表
7、達受光的促進,其是個由光敏素介導的過程。在伸長區(qū)和成熟區(qū),玉米中胚軸表皮組織在響應(yīng)去黃化過程中,PAOmRNA、蛋白含量和酶活性水平都顯著增加了,在光誘導細胞壁的分化中,光和生長素巧妙地諧調(diào)了PAO的表達(Conaetal.,2003)。PAO基因表達、酶活性水平受光的促進(Conaetal.,2003),PAO活性又與胞壁木質(zhì)化過程有關(guān)(Laurenzietal.,1999)。但在同一實驗系統(tǒng)中,受光調(diào)節(jié)的PAO活性是否與木質(zhì)素的沉積有關(guān),國內(nèi)外尚無相關(guān)的報道。為此,我們采用光照并結(jié)合PAO、DAO抑制劑2-羥乙基酰肼(2-HEH)和氨
8、基胍(AG)(Kuehnetal.,1990;Bouchereauetal.,1999)處理,研究大豆下胚軸PAO、DAO、POD活性以及H2O2、木質(zhì)素的積累和下胚軸生長的變化,以揭示光照經(jīng)