香豆素在植物 Priming 过程中的作用

时间：2019-12-10 10:42:46 所属分类：农作物 浏览量:

摘 要 植物受不同诱导因子刺激后(如病原菌侵染等)，可以迅速并有效地调动防卫反应机制，这种现象被称为Priming。目前 Priming 被证明成为植物免疫系统的共同特征，但是其引发机制仍然不清楚。近年来的研究发现，效应子诱发 Priming 过程中分泌植物抗毒素。本

　　摘 要 植物受不同诱导因子刺激后(如病原菌侵染等)，可以迅速并有效地调动防卫反应机制，这种现象被称为“Priming”。目前 Priming 被证明成为植物免疫系统的共同特征，但是其引发机制仍然不清楚。近年来的研究发现，效应子诱发 Priming 过程中分泌植物抗毒素。本研究利用紫外分光光度计研究了香豆素在 Priming 过程中的作用。实验结果显示，用 2,6- 二氯异烟酸(INA)预处理拟南芥后，再经病原菌 Pst-DC3000 侵染，香豆素的含量相比于单独 INA 处理和单独菌处理显著增加。因此我们推测，在 Priming 过程启动了分子信号的同时，也会分泌植物抗毒素——香豆素。

　　关键词 Priming, 香豆素, 拟南芥

　　1 结果与分析

　　1.1 香豆素参与早期抗病过程 2 h 时，INA、DC3000 和 INA+DC3000 组中香豆素的含量均有上升;在 3 h 时，INA+DC3000 组达到最大值。在 4 h 之后，INA、DC3000 和 INA+DC3000 组中香豆素的含量均开始下降，直到 6 h 时达到稳定的平衡状态(图 1)。表明植物在受到胁迫的早期会分泌香豆素来参与抗性过程：随着胁迫进程的进行，香豆素一方面作为植物抗毒素，散发出一种特殊香气，防止病虫的侵害;另一方面香豆素作为木质素的合成前体，会在受胁迫的部位合成木质素来强化细胞壁，保护植物。

　　1.2 INA 的预处理增强香豆素在抗性中的含量 CK 组香豆素分泌量保持不变。INA 处理后的植株中分泌的香豆素含量显著高于未经过 INA 处理的植株。DC3000 组香豆素分泌量高于 INA 组和 CK 组，但是分泌量没有大的变化幅度。INA 处理组香豆素的分泌量在 2 h 有个小幅度的增加，之后又出现下降趋势，最终与 CK 组处于相当的分泌量水平。推测在 INA 处理后，植物分泌了香豆素进入了“primed 图 1 检测各时间点不同处理条件下香豆素的含量 Figure 1 Measurement of coumarin concentration under different treatments at each time point state”，所以在 2 h 的时候，INA 和 INA+DC3000 组香豆素的含量趋势呈现平行升高状态。而经过 INA 预处理再用病原菌侵染后，分泌量不仅明显高于其他各组，并且在 3 h 有个激增的过程，表明经过 INA 预处理，当植株再被感染病原菌 Pst-DC3000 时，能快速并大量分泌香豆素，预示了植株抗病能力的增强 (图 1)。综合以上结果表明，INA 的预处理能分泌植物抗毒素——香豆素，使植物的抗病性进入“primed state”模式，并在病原菌再次侵染的时候，能够迅速启动 Priming，使植物能够更快更强的应对外界病原菌胁迫的发生。

　　2 讨论

　　在植物的进化过程中，某些生物或化学刺激都能够使植物处于敏感的状态，引发植物对生物或是非生物胁迫条件下的抗性增强。这些刺激使之进入防御状态，即“Priming”，但是目前对植物“Priming” 过程和机制仍不清楚，因此解析和阐明植物 Priming 的细胞机制，对在农业生产中更好的应用这一植物防御机制具有重要的意义。本研究发现水杨酸类似物 2,6- 二氯异烟酸(INA) 预处理拟南芥后，再经病原菌 Pst-DC3000 侵染，香豆素的含量显著增加。说明植物在 INA 处理后并在病原菌再次侵染的时候，能够迅速启动 Priming，使植物能够更快更强地应对外界病原菌胁迫的发生。而这些处理下拟南芥分泌香豆素的具体分子机制还需探究。还有，除了分泌香豆素之外，拟南芥其他的防御调控的作用和机制也需要进一步探讨。

　　3 材料与方法

　　3.1 实验材料哥伦比亚生态型拟南芥(A. thaliana L.) (Col-0)种子购买于欧洲拟南芥库存中心(NASC)。Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst-DC3000, virulent)为本实验室保存。无水乙醇购买于 Sigma-Aldrich 公司。

　　3.2 实验方法

　　3.2.1 植株培养将拟南芥种子浸泡在 70%乙醇中处理 2 min 后，用无菌水清洗两次，然后将种子浸泡于 2% NaClO， 10 min 后再用水清洗 5 遍，接下来将种子接种于 MS 固体培养基并置于 4℃冰箱春化 3 d，最后将培养皿放于植物生长箱中垂直光照培养(培养温度为 22℃, 光能量为 100 μmol/m·2 s1 , 16 h 光照 /8 h 黑暗)。培养一周的幼苗移栽于营养土中进行培养 4~6 周的植株用于实验。

　　3.2.2 菌种培养在本研究中使用的细菌菌株是丁香假单胞菌 (Pst-DC3000)，生长在 28℃的辅以适当抗生素的金氏 B 培养基。过夜培养物通过离心收集，用 10 mmol/L 的 MgCl2 洗涤，然后稀释至 600 nm (OD600)的最终光密度为 0.2。

　　3.2.3 样品处理野生型拟南芥植株分别用 INA， 病 原 菌 Pst-DC3000 和 INA+Pst-DC3000 处理(其中 INA 浓度为 50 μmol/L, Pst-DC3000 的 OD600 值为 0.2)。

　　参考文献

　　Basson A.E ., and Dubery I.A., 2007, Identification of a cytochrome P450 cDNA (CYP98A5) from Phaseolus vulgaris, inducible by 3,5-dichlorosalicylic acid and 2,6-dichloro isonicotinic acid, J. Plant Physiol., 164: 421-428

　　Gu Y.Y., and Chen J.W., 2010, Determination of total coumarin in Changium smyrnioides Wolff, Xiandai Zhongyao Yanjiu Yu Shijian (Research and Practice of Chinese Medicines), 24(2): 58-60 (顾源远, 陈建伟, 2010, 紫外分光光度法测定明党参中总香豆素类成分的含量, 现代中药研究与实践, 24(2): 58-60)

　　《香豆素在植物 Priming 过程中的作用》来源：《基因组学与应用生物学》，作者：王富刚 ， 陈花，艾银婷，张静。

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