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氫氣知識

研究表示:氫氣是番茄生根調節關鍵信號分子

發布時間:2017-10-18 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
    氫氣生物醫學領域有一個比較活躍的領域是植物生長調節,南京農業大學沈文飚教授課題組已經發表許多研究論文,其中在植物側根生長調節方面的作用有系列研究論文。最新該課題組發表在Int. J. Mol. Sci. 2017, 18(10),2084;在次證明氫氣在植物生長素下游信號調節中的重要地位。
細菌和藻類的氫分子代謝已被廣泛研究,最近氫氣在動物和植物領域的作用受到越來越廣泛的關注。對植物側根生長中,來自植物細胞的內源性氫氣的作用機制仍然不十分清楚。高等植物側根形成是一個關鍵的生長發育過程,側根形成受到激素和各種環境因素的影響,包括水、營養和非生物應力等。生長素調節和協調側根原始細胞分裂和極化的側根的起始過程。遺傳和分子研究證據表明,生長素調節幾種細胞周期調控基因刺激側根的形成。抑草生是一種生長素極性運輸,能明顯阻塞生長素的側根發育促進效應。

充足研究表明,一氧化氮是一種廣泛分布生物效應氣體分子,可調節植物的各種生理過程,在生長素的側根發育促進效應也發揮重要角色。雖然對一氧化氮的相關生物學作用機制目前仍不完全清楚,藥理學研究表明硝酸還原酶和一氧化氮合成酶主要參與一氧化氮水平的調節,也是影響該氣體效應的關鍵調節分子。最新研究結果表面,氫氣誘導側根的形成也是一個普遍事件。

氫是宇宙中最廣泛的元素,構成宇宙的基本質量的75%左右,氫氣是世界上最輕氣體,也是十分重要的生物學分子。在細菌、綠色藻類和高等植物的新陳代謝過程中,氫氣都可以產生。先前研究發現,氫氣主要是通過抗氧化和抗炎作用發揮疾病治療作用,如氫氣對內毒素誘導的肺組織損傷具有保護作用。沒有毒性但具有抗氧化抗炎癥可能是氫氣能應用于臨床的重要基礎。類似于對動物疾病的保護作用,氫氣可能是植物非生物壓力下重要的生理功能調節分子。如氫氣能緩解鋁誘導紫花苜蓿根伸長抑制效應,參與黃瓜不定根形成。

雖然氫氣對植物側根生長具有重要調節作用,但是對氫氣產生這種效應的分子基礎仍不清楚。為回答這一問題,本研究發現氫氣參與生長素誘導番茄幼苗側根發育,用抑草生抑制生長素側根體內過程。發現生長素能誘導植物細胞產生氫氣,近一步采用分子和藥物學方法研究發現,氫氣促進側根的形成由細胞周期調控基因調節。硝酸還原酶參與氫氣誘導擬南芥側根的形成。研究結果對理解植物生長素和信號調節根器官發生提供了新的數據和見解。
總之,本研究發現,生長素影響氫氣產生,氫氣則通過一氧化氮信號調節,最終實現生長素側根生長調節作用。這說明氫氣是植物生長素發揮生物效應的信號調節分子,氫氣的生物學作用地位顯赫。不過,作為信號調節分子,氫氣自身水平調節如代謝酶本質和活性調節方式等才是更重要的內容,這需要近一步深入研究。
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