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    水稻葉片衰老死亡原理

    時間:2011-12-31 10:01:19 點擊:

    《Plant Physiology》:我科學家發現水稻葉片衰老死亡原理 

     作者:吳杰           轉載:中國科技網

    中國科學院遺傳與發育生物學研究所,儲成才課題組發現一氧化氮(NO)作為信號分子,參與了過氧化氫誘導的水稻葉片細胞死亡過程。詳細的分子、生理及生化分析結果表明:強光條件下,突變體葉片中NO含量的升高和降低,可分別加重和減輕水稻葉片細胞死亡程度。蛋白質亞硝基化(NO最主要的作用方式之一)轉基因植物分析也表明,蛋白質亞硝基化的高低直接影響葉片細胞死亡程度。這解析了NO在水稻葉片衰老中的分子作用機制,相關研究結果日前在國際雜志《植物生理學》(Plant Physiology)上在線發表,論文題為“Nitric Oxide and Protein S-nitrosylation Are Integral to Hydrogen Peroxide Induced Leaf Cell Death in Rice”。

    葉片是光合作用的主要場所。水稻抽穗后籽粒灌漿所需要的營養物質60%—90%來自葉片的光合作用。葉片的衰老是植物發育過程中必然經歷的生命現象,它是植物在長期進化過程中形成的適應性,對植物本身具有重要的生物學意義。然而在農業生產上,葉片早衰則導致其過早喪失光合功能和同化作用,從而顯著減少籽粒中干物質的積累,對作物的產量與品質帶來不利的影響。這一科研成果為闡明水稻葉片早衰的機制奠定了基礎,并有望為生物技術改良提高糧食產量提供新的可能。

    NO是一種極不穩定的氣體自由基小分子。在20世紀80年代以前,被認為是一種毒性氣體分子,危害人體健康。1987年,美國科學家羅伯特·弗奇戈特、路易斯·伊格納羅和弗里德·穆拉德首次發現NO在動物中作為內皮松弛因子,具有擴張血管和加快血液循環的功能。多年來的研究發現,NO在植物體內參與了眾多生物學過程,具有非常重要的功能,但目前科學界對NO的作用機制仍然知之甚少。

    研究組人員通過以水稻為研究材料,深入系統地研究農作物源庫互作和產量構成的分子機制,獲得一大批NO含量改變的突變體,并對其中一個NO含量大量積累的突變體noe1 (nitric oxide excess 1)進行比較詳細的分子、生理及生化分析。圖位克隆表明,NOE1編碼一個過氧化氫酶。在強光條件下,NOE1基因的突變,導致葉片H2O2含量升高,積累的H2O2激活硝酸還原酶,誘導葉片中NO產生。通過利用NO清除劑(PTIO)清除積累的NO,細胞死亡都得到明顯減輕,表明NO介導了H2O2誘導的葉片細胞死亡。在利用分子手段實現對植物基因表達的精細調控和作物品種的分子設計改良,提高農作物產量和品質改良研究上取得了一系列成果。

     

    作者:吳杰 錄入:陳萍萍 來源:轉載
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