《鋁脅迫下NO信號途徑對紅芸豆檸檬酸分泌的調控機制》是依託河南師範大學，由王華華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋁脅迫下NO信號途徑對紅芸豆檸檬酸分泌的調控機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王華華
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紅芸豆不僅營養豐富，而且具有藥用價值，現已成為我國小雜糧中最具前景的作物之一。鋁毒害是制約植物生長和農作物產量的一個主要逆境因素。植物根系有機酸（如檸檬酸，草酸，蘋果酸）的分泌是植物抗鋁毒害的一個非常有效而重要的機制。然而，對於有機酸分泌的途徑及調節機制目前還不清楚。我們近來的研究表明，一氧化氮(NO)增強了紅芸豆對鋁毒害的耐受性，而且鋁脅迫誘導了紅芸豆根中檸檬酸的分泌。因此，本項目擬在前期研究基礎上，以兩種抗鋁性不同的紅芸豆為材料，研究NO、質膜H+-ATPase和檸檬酸合成代謝途徑在鋁誘導檸檬酸分泌過程中的調節作用，並進一步查明NO信號系統對質膜H+-ATPase和檸檬酸合成代謝途徑的調節作用，進而揭示NO信號系統在鋁誘導檸檬酸分泌過程中的調控機制。這是首次系統探討NO信號途徑在鋁誘導有機酸分泌中的調控機制，對揭示植物抗鋁毒害分子機理的研究具有重要的理論意義。
結題摘要
鋁脅迫是酸性土壤中限制植物生長和農作物產量的主要逆境因子之一。根系檸檬酸的分泌是植物抵抗鋁毒害的一種非常重要而有效的機制。研究表明，一氧化氮（NO）參與了多種生物脅迫和非生物脅迫回響。然而，對於鋁脅迫下檸檬酸分泌的調控機制以及NO在鋁毒害中的信號調節作用仍不清楚。本項目關注的核心科學問題是NO信號在調控鋁毒害中的作用機制。本研究利用生理生化、細胞生物學、分子生物學等方法，取得了以下主要研究成果：（1）揭示了鋁脅迫下NO對根系檸檬酸分泌的調控機制。研究表明，鋁脅迫下檸檬酸合成代謝途徑和質膜H+-ATPase參與了鋁誘導的根系檸檬酸的分泌；進一步的研究發現，NO信號通過調節檸檬酸合成代謝途徑和質膜H+-ATPase介導了鋁誘導的檸檬酸分泌；（2）揭示了低鋁濃度脅迫下NO增強植物鋁耐受性的調控機制。研究表明，鋁脅迫下硝酸還原酶介導的NO通過調節抗氧化酶活性以及抗壞血酸-谷胱甘肽（ASC-GSH）循環中GSH和ASC含量來清除過量的活性氧，進而增強植物對鋁毒害的耐受性；（3）揭示了高鋁濃度脅迫下NO介導植物鋁毒害的調控機制。研究表明，高鋁濃度脅迫誘導了葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PDH）活性的增強。鋁脅迫下NO介導的胞質G6PDH通過調節NADPH氧化酶依賴的活性氧的積累，使得植物遭受氧化傷害，從而導致植物根生長抑制。該項目的完成揭示了鋁誘導根系檸檬酸分泌的調控機制，並進一步查明了信號分子NO在鋁毒害中的不同調節作用，為闡明植物抗鋁毒害的機制提供了理論依據，對培育和篩選抗鋁農作物品種具有潛在的套用價值。
