NO参与调节高浓度CO2诱导的番茄气孔关闭

摘要：

【目的】高浓度CO2在促进植物光合作用的同时,也诱导了叶片气孔关闭。气孔关闭降低植物的蒸腾作用,有助于提高水分利用效率和耐旱性。本文研究了高浓度CO2对番茄气孔开度和保卫细胞中一氧化氮( NO)含量的影响,以及NO信号分子在高浓度CO2诱导番茄气孔关闭的信号转导机制中的作用。为了确定NO的酶催化途径,本试验检测了一氧化氮合酶( nitric oxide synthase, NOS)和硝酸还原酶( nitrate reductase, NR)在高浓度CO2促进NO合成中的作用。【方法】本试验以番茄( Solanum lycocarpum L.)为研究材料,利用CO2培养箱( Conviron E7/2 growth chambers)提供不同CO2浓度的试验环境(将培养箱中CO2浓度控制为350μL/L或800μL/L),研究不同CO2浓度和试剂处理对番茄气孔开度和保卫细胞中NO含量的影响。采用NO特异性荧光探针DAF-FM DA检测番茄保卫细胞中NO的含量。 DAF-FM DA与NO反应生成一种荧光物质DAF-2 T,根据其荧光强度的高低可以判断NO的相对含量。利用NOS抑制剂L-NAME和NR抑制剂钨酸盐( tungstate),分别研究了NOS和NR在高浓度CO2促进NO合成中的作用。【结果】高浓度CO2处理6 h后,番茄气孔开度降至2．3μm,较正常气孔开度降低了32%。 NO荧光法检测发现,高浓度CO2处理导致保卫细胞的荧光强度显著增加,荧光强度升高了88%。当使用cPTIO清除NO后,保卫细胞中NO含量降低了35%；气孔开度恢复至3．2μm,基本上达到正常浓度CO2处理下的气孔开度。在高浓度CO2下,200μmol/L L-NAME处理导致气孔开度增加了30%,保卫细胞中NO含量降低了33%；100μmol/L钨酸盐处理导致气孔开度增加了35%,保卫细胞中NO含量降低了40%。【结论】本文发现高浓度CO2显著提高保卫细胞中NO含量和诱导气孔关闭,清除NO后则明显抑制气孔关闭,表明NO在诱导气孔关闭过程中起重要作用。药理学实验显示,使用NOS抑制剂L-NAME和NR抑制剂钨酸盐均可显著降低NO含量和抑制气孔关闭,表明NOS和NR均参与了高浓度CO2诱导保卫细胞中NO的合成过程。因此,认为高浓度CO2通过NOS和NR路径促进保卫细胞中NO的合成,提高了保卫细胞中NO含量,从而诱导了番茄气孔关闭。

关键词：高浓度CO2、气孔、一氧化氮、番茄、一氧化氮合成酶、硝酸还原酶

分类号：S641.2.601

资助基金：国家支撑计划项目2012BAC17B02;浙江省团队科技特派员项目2012T2T209资助。

在线出版日期：2015-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1243-1251