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氫氣知識

氫氣提高植物耐旱能力的分子基礎

發布時間:2017-08-30 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
這是南京農業大學沈文飚教授課題組最近發表在《植物生理學》上的論文Reactive OxygenSpecies-Dependent Nitric Oxide Production Contributes to Hydrogen-Promoted StomatalClosure in Arabidopsis。
  氫氣在動物和植物均存在效應,但具體作用機制仍不十分清楚,如氫氣提高植物耐受干旱的作用機制等尚需要深入研究。在最新這一研究總,作者報道了脫落酸可通過促進細胞內氫氣、活性氧、一氧化氮和衛細胞外向整流鉀通道等一系列細胞內通路,誘導擬南芥發生氣孔關閉。脫落酸可引起擬南芥快速持續地氫氣產生和釋放,氫氣溶液也能有效促進細胞內氫氣的產生(不復合反饋原理),同時擬南芥氣孔孔徑變小,提高耐干旱能力。氫氣溶液引起擬南芥氣孔孔徑變小的同時,
  明顯誘導一氧化氮和活性氧的產生,當植物硝酸還原酶或者NADPH氧化酶基因缺陷時,這種效應均消失。進一步研究發現,氫氣溶液促進一氧化氮產生是依賴于活性氧的產生。NADPH氧化酶缺乏時,氫氣容易促進一氧化氮產生,氣孔關閉等效應均受到影響,這些基因缺失產生效應可以被外源性補充一氧化氮逆轉。
  硝酸還原酶基因缺陷時,氫氣溶液和過氧化氫都無法誘導一氧化氮的產生和氣孔關閉,但氫氣溶液促進活性氧的效應不受影響(注意:這里是提高活性氧的水平,和大家公認的看法不同,氫氣的許多無法理解的效應或者就是小劑量毒性激活效應或者預適應效應)。當衛細胞外向整流鉀通道基因缺失時,脫落酸、氫氣、一氧化氮和(不可以用or)過氧化氫誘導氣孔關閉的效應被部分抑制。
  總之,這些研究確定了氫氣誘導氣孔關閉可能是通過脫落酸信號通路系統,而且是依賴產生活性氧的NADPH氧化酶、一氧化氮代謝有關的物硝酸還原酶和衛細胞外向整流鉀通道等關鍵效應分子。這一研究將氫氣的植物效應領域提高了一個層次,從現象到分子本質前進了一步,并發現氫氣的效應可能存在正反饋效應,這種效應可能是通過促進活性氧的產生實現的。由于活性氧產生增加往往意味著抗氧化系統的激活,這也正是目前在抗衰老、抗損傷抗逆等領域的重要科學問題。
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