水杨酸诱导产生的硫化氢通过增强渗透调节系统，改善了干旱胁迫下玉米种子的萌发情况

《Plant Cell Reports》：Salicylic acid-triggered hydrogen sulfide improves maize seed germination under drought stress by bolstering osmoregulatory system

SA和H2S协同增强玉米种子抗旱发芽率，机制涉及渗透调节系统强化。SA通过激活L-cysteine desulfhydrase等H2S代谢酶，促进H2S积累及ZmLCD等基因表达，而H2S作为下游信号分子增强SA的增效作用，抑制H2S活性则减弱该效应。研究揭示了SA/H2S信号网络在提高种子耐旱性中的协同调控机制。

　　

摘要

关键信息

水杨酸（SA）诱导的硫化氢（H₂S）信号通路通过增强植物的渗透调节系统，改善了玉米种子在干旱胁迫下的萌发能力。

摘要

水杨酸（SA）是一种植物激素，而硫化氢（H₂S）是一种新型的信号分子，两者都能调节植物的非生物耐受性，包括耐旱性。然而，它们在干旱胁迫（DS）条件下对玉米种子萌发的影响机制尚不清楚。在本研究中，玉米种子分别或同时接受了SA、H₂S及其抑制剂的处理，然后在干旱条件下进行萌发实验。结果表明，SA和H₂S的处理显著提高了玉米种子的萌发率。H₂S进一步增强了SA对萌发率的促进作用，但这种作用被H₂S清除剂hypotaurine（HT）和抑制剂DL-propargylglycine（PAG）所抑制，这表明SA和H₂S在改善干旱条件下的种子萌发过程中存在协同效应。此外，SA处理还提高了L-半胱氨酸脱硫氢酶、D-半胱氨酸脱硫氢酶和O-乙酰-丝氨酸（硫醇）裂解酶的活性，并提升了H₂S的水平，同时上调了ZmLCD和ZmOAS-TL基因的表达。这些效应在H₂S的作用下得到增强，但在HT和PAG的作用下减弱。然而，在干旱条件下，H₂S对SA及其代谢酶的影响并不显著。这些数据表明，H₂S在SA促进的玉米种子萌发过程中起到了下游信号分子的作用。此外，单独或同时使用SA和H₂S还提高了鸟氨酸氨基转移酶、Δ¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶和甜菜醛脱氢酶的活性，以及脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、海藻糖和果糖的含量，并上调了ZmOAT基因的表达。这些效应在H₂S的作用下得到增强，但在HT和PAG的作用下减弱。这些结果表明，SA诱导的H₂S信号通路通过增强植物的渗透调节系统，改善了玉米种子在干旱条件下的萌发能力。