一氧化氮在γ-氨基丁酸诱导的小麦幼苗适应水分亏缺的细胞机制中的作用

《Cytology and Genetics》：Involvement of Nitric Oxide in γ-Aminobutyric Acid-Induced Cellular Mechanisms of Wheat Seedling Adaptation to Water Deficit

GABA通过NO介导的碳水化合物及次生代谢物代谢调节增强小麦干旱胁迫下种子萌发和幼苗生长。

　　

摘要

γ-氨基丁酸（GABA）是参与植物细胞信号网络功能的关键应激代谢物之一。然而，它与主要信号分子（尤其是一氧化氮（NO）之间的功能关系尚未得到充分理解。本研究旨在探讨在模拟干旱条件（13% PEG 6000）下，NO在GABA对小麦幼苗（Triticum aestivum L., Etana品种）的应激保护作用中的作用。用0.5 mM的GABA溶液或0.1 mM的一氧化氮供体硝普钠（SNP）溶液处理种子后，幼苗在应激条件下的萌发能量、种子发芽率和水分含量均有所提高。此外，GABA和SNP处理还减轻了干旱对根系和地上部分生物量积累的抑制作用。渗透胁迫会增加地上部分的一氧化氮含量，而GABA和SNP的处理则增强了这一效应。使用一氧化氮清除剂亚甲蓝（MB，0.1 mM）处理可以消除由胁迫或GABA作用引起的一氧化氮含量升高；同时，亚甲蓝也抵消了GABA对生长过程的促进作用。在GABA和SNP的作用下，种子中的总淀粉酶活性以及地上部分的可溶性碳水化合物含量在应激条件下增加，但亚甲蓝消除了GABA对这些参数的影响。在模拟干旱条件下，地上部分中氧化应激标志物（超氧阴离子自由基、过氧化氢和丙二醛）的含量增加，而用GABA或SNP预处理种子可显著降低这些效应。渗透胁迫还会增加地上部分中过氧化氢酶和邻甲氧基苯酚过氧化物酶的活性。初步的GABA、SNP和亚甲蓝处理并未改变模拟干旱引起的这些抗氧化酶活性的变化。相比之下，超氧化物歧化酶的活性在模拟干旱条件下保持不变；然而，用GABA、SNP和亚甲蓝预处理种子后，该酶的活性有所提高。用GABA和SNP处理种子可以在应激条件下增加地上部分中酚类化合物的总量并保护花青素含量，而亚甲蓝处理则消除了这些效应。研究结果表明，在模拟干旱条件下，GABA处理促进种子萌发和幼苗生长的作用主要归因于NO对碳水化合物和次生化合物代谢的调节作用。