检测极端环境诱导作物体内合成的一种新型多胺的分子结构,研究其在作物体内的状态、细胞内定位和影响其积累的内在和环境条件,比较其与腐胺、亚精胺和精胺在维持逆境下膜稳定性和信号转导等功能上的差异,着重探索多胺、ABA和H2O2三种信号分子之间的相互关系,以阐明多胺在作物对逆境适应中的分子学机理。
我们研究了多胺及其氧化产物在植物逆境适应和信号转导中的作用。发现膜结合多胺NCC-Spd、PISCC-Put等可提高渗透胁迫下小麦根系质膜H+-ATPase、液泡膜H+-ATPase和H+-PPase活性,以及类囊体和核蛋白体构象和功能的稳定,增强小麦幼苗的抗渗透胁迫能力。采用ABA缺失突变体(vp5)或ABA合成抑制剂,抑制ABA合成剂,则阻止盐胁迫下多胺含量增加。外源ABA或多胺(Put)均能提高植物耐盐性。盐刺激下,一氧化氮(NO)可能是促使Put向Spm 和Spd转化的信号分子。短时间的NaCl处理诱导玉米叶片NO水平上升,液泡膜H+-ATPase和 Na+/H+逆向转运活性提高。 ABA 刺激蚕豆保卫细胞二胺氧化酶(DAO)活性,并以Put为主要底物,水解产生H2O2。ABA 和Put可以引起保卫细胞中钙离子含量升高,而二胺氧化酶抑制剂(AG)可以抑制ABA引起的钙离子含量升高,说明ABA诱导保卫细胞中的钙离子含量升高依赖于二胺氧化酶产生的过氧化氢。多胺经二胺氧化酶产生的H2O2还是促进侧根发生和光抑制胚轴生长的重要信号分子。我们发现新多胺的分子量为291,含奇数氮原子。