揭示硫化氫抑制植物器官脫落的機(jī)制(2020.2.9 iPlants)

器官脫落是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中普遍而重要的生理過(guò)程，同時(shí)也是一個(gè)重要的農(nóng)藝性狀。一般來(lái)說(shuō)，植物器官脫落過(guò)程可分為離區(qū)的形成、響應(yīng)脫落信號(hào)能力的獲得、脫落的發(fā)生以及保護(hù)層的形成四步，其中獲取響應(yīng)脫落信號(hào)的能力是這其中相對(duì)比較復(fù)雜，但分子機(jī)理尚不明確的一步。在前人的研究中已發(fā)現(xiàn)有多種激素參與離區(qū)脫落信號(hào)的獲取，其中生長(zhǎng)素和乙烯的作用最為主要。

2020年2月，Horticulture Research 在線發(fā)表了山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院裴雁曦課題組題為Hydrogen sulfide inhibits ethylene-induced petiole abscission in tomato （Solanum lycopersicum L.） 的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)氣體信號(hào)硫化氫（H2S）可以抑制番茄葉柄脫落過(guò)程，同時(shí)在玫瑰花器官脫落和百合花藥開(kāi)裂過(guò)程中也有作用，暗示H2S在植物器官脫落過(guò)程中具有普適性。

在分子機(jī)理方面，作者發(fā)現(xiàn)在硫化氫處理的樣品中細(xì)胞壁降解相關(guān)蛋白酶活下降，同時(shí)這些蛋白編碼基因的表達(dá)量也下降，但體外酶活分析實(shí)驗(yàn)表明H2S并不直接影響這些蛋白的酶活，暗示H2S在脫落過(guò)程中的作用點(diǎn)可能位于脫落過(guò)程的第二步，即離區(qū)處脫落信號(hào)的獲取這一步。接下來(lái)作者分析了H2S對(duì)乙烯和生長(zhǎng)素信號(hào)途徑的影響，發(fā)現(xiàn)H2S可能是通過(guò)影響離區(qū)處活性生長(zhǎng)素的含量來(lái)影響脫落過(guò)程的，而H2S在此過(guò)程中對(duì)乙烯通路相關(guān)基因表達(dá)的影響可能是間接通過(guò)其對(duì)生長(zhǎng)素水平的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。