第68期--质膜Ca2+转运体调节交叉忍耐

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花粉管作为模式材料研究细胞极性和形态形成中离子流的作用

植物经历了某种逆境后,能提高对另一种逆境的抵抗能力,这种对不良环境之间的相互忍耐作用称为交叉忍耐(Cross-tolerance)。例如UV处理烟草提高了对花叶病毒的忍耐,臭氧处理拟南芥引起了对Pseudomonas syringae病毒的抵抗力。在这些研究中,诱导的交叉忍耐主要由ROS产生,与氧化爆发期间快速释放H2O2,以及与植物对无毒的病原反应有关。ROS可能作为信使激活防御基因的表达,但是在这个过程中Ca2+信号转导的作用不清楚。

2011年2月,澳大利亚的Shabala等人报道了对植物氧化胁迫获得性的交叉忍耐现象,研究了Ca2+转运系统的活性如何调节这种现象。烟草感染了马铃薯病毒X(Potato virus X, PVX),暴露在氧化胁迫(UV-C或者H2O2)中,用非损伤微测技术(MIFE)测定了Ca2+和K+流速,结合药理学和细胞学方法研究了植物整体的适应性反应,发现植物受病毒感染后能够更好地应对UV和H2O2,阻止叶绿体结构和功能的损伤。Ca2+流是植物对病原入侵的早期反应,Ca2+的传递和ROS可能是控制细胞水平交叉忍耐的关键。

这项研究说明在UV和病原诱导的氧化胁迫之间有一个高度的交叉,以及在植物对氧化胁迫获得性的忍耐中Ca2+外流系统的重要作用,重新提出了病毒可能有益于植物抗逆的争论。在大田中,不同的胁迫一起出现很常见,病毒增加胁迫忍耐可能对农业的发展有重要意义。

关键词:非损伤微测技术(MIFE),Ca2+/H+交换体,Ca2+泵,叶绿体,叶肉,马铃薯病毒X(Potato virus X, PVX),紫外线辐射(UV irradiation)

参考文献:Shabala S, et al. Plant, Cell & Environment. 2011 (34): 406–417.

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图注:H2O2处理烟草叶肉细胞导致WT和PVX的Ca2+发生明显的内流,K+发生明显的外流。

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