硫化氢在乙烯诱导气孔关闭过程中的调控机制

硫化氢（H2S）是近年来受到广泛关注的植物内源气体信号分子，以L-/D-半胱氨酸为底物的L-/D-半胱氨酸脱巯基酶（L-/D-CDes）是植物产生H2S的重要途径。有证据显示H2S参与植物生长发育和对逆境响应等多种生理过程的调节，但目前对H2S在乙烯诱导气孔关闭过程中的调控机制了解尚不甚清晰。.本项目克隆了H2S合成酶AtL/D-CDes基因的启动子，证明该基因的启动子含有乙烯响应元件ERE；在气孔保卫细胞中AtL-CDes和AtD-CDes高效表达；启动子截短实验显示响应乙烯的关键作用区段是-408bp至-697bp之间。证明，来自于AtD-CDes途径的H2S参与乙烯调控的气孔运动。.研究了在乙烯调控气孔运动过程中H2S与H2O2、NO、eATP和Ca2+之间的关系。（1）发现乙烯对H2O2合成突变体植株叶片H2S含量及L-/D-CDes活性无显著作用。H2O2清除剂和合成抑制剂均能抑制乙烯诱导的H2S含量和L-/D-CDes活性的增加及气孔开度的减小。证明H2S位于H2O2下游介导乙烯诱导拟南芥气孔关闭。（2）发现清除NO可减弱乙烯利诱导的H2S含量的上升、L/D-CDes活性的增强及AtL-CDes和AtD-Cdes的转录水平升高。推测在乙烯诱导气孔关闭过程中H2S位于NO的下游。（3）ABC转运体阻断剂Gli、P2受体抑制剂PPADS和嘌呤水解酶Apyrase可抑制乙烯诱导的气孔关闭；H2S清除剂HT能阻遏乙烯诱导的eATP含量的升高，乙烯对H2S合成突变体eATP含量及AtMRP4和AtMRP5相对表达量无显著影响，推测eATP可能位于H2S下游参与乙烯诱导拟南芥气孔关闭。（4）证明钙螯合剂EGTA、液泡钙离子通道抑制剂RR和质膜钙离子通道阻断剂Nif对乙烯诱导H2S含量的增加及L/D-CDes活性的升高没有显著作用。推测在乙烯调控气孔运动过程中，H2S的产生可能位于钙离子变化之前。（5）发现H2S能够抑制保卫细胞内向整流K+流；且Atmrp4、Atmrp5及Atmrp4/5突变体对H2S作用的敏感性下降，其气孔的开闭运动、eATP水平以及保卫细胞质膜K+流不再变化，说明来源于ABC转运体途径的eATP参与H2S介导的气孔关闭过程。.本项目的研究结果证明H2S参与了乙烯诱导的气孔开闭运动，深入阐明了气孔开闭运动的信号转导机理。