紫外辐射增强条件下NO对南方红豆杉次生代谢过程的调控作用

植物防卫反应的信号分子NO广泛参与植物对逆境胁迫的应答和防御，NO作为UV-B辐射的第二信使介导紫外胁迫信号的转导，并诱发细胞产生抗性反应。本项目在环境紫外辐射增强的背景下，将NO引入到树木次生代谢过程的研究领域中，以我国重要的抗癌植物-南方红豆杉为研究对象，通过紫外胁迫下南方红豆杉生长及形态指标的研究、NO合成酶活性和NO含量的分析以及次生代谢指标的动态监测，探明UV-B辐射胁迫对南方红豆杉NO合成及分布的影响，研究施加外源NO供体对南方红豆杉次生代谢特征的影响，全面系统地掌握NO对UV-B辐射胁迫条件下南方红豆杉次生代谢过程的调控机制，为揭示紫外辐射对植物影响机理提供理论基础。本项研究对提高红豆杉资源的经济价值、阐明植物对UV-B辐射增强的响应机制及有效地缓解环境胁迫对植物所造成的危害等方面均具有重要意义。

平流层臭氧的减少会导致到达地球表面的紫外线-B(UV-B，280-320 nm)辐射显著增强，增强的UV-B辐射对生物体有明显的生物学效应。一氧化氮（NO）作为UV-B辐射的第二信使，已成为当前植物逆境生理和信号转导领域的研究热点。本项目以我国重要的抗癌植物南方红豆杉（Taxux chinensis var. mairei）为试验材料，研究了在UV-B辐射增强条件下，喷施外源一氧化氮供体（SNP）对南方红豆杉幼苗光合色素含量、自由基含量、抗氧化酶、黄酮等生理指标的影响，以研究施加外源NO供体对南方红豆杉次生代谢特征的影响，全面系统地掌握NO对UV-B辐射胁迫条件下南方红豆杉次生代谢过程的调控机制，为揭示紫外辐射对植物影响机理提供理论基础。主要结果如下：低浓度的SNP（<0.5mmol•L-1）处理南方红豆杉幼苗，可增加其叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量，提高SOD活性和可溶性蛋白含量，降低H2O2和MDA的含量，而高浓度的SNP（≥0.5mmol•L-1）处理会降低叶绿素含量，提高H2O2的含量，增加细胞膜质过氧化程度，从而对南方红豆杉幼苗造成一定伤害。UV-B处理显著提高南方红豆杉幼苗针叶H2O2、•OH、和MDA含量，诱导POD和SOD活性升高，显著降低了过CAT、APX活性（P<0.05），降低可溶性蛋白含量，UV-B处理显著增加了类胡萝卜素、总酚、黄酮、缩合单宁及紫杉醇含量（P<0.05）。在UV-B辐射增强条件下，喷施外源0.1 mM•L-1 SNP可有效提高南方红豆杉幼苗的净光合速率，增加叶绿素含量，提高抗氧化酶活性，增加次生代谢物质含量，降低H2O2和MDA含量，维持活性氧代谢的平衡，保护膜结构，从而使南方红豆杉幼苗在一定程度上抵御UV-B胁迫的伤害。UV-B胁迫显著提高南方红豆杉幼苗针叶总NO合成酶活性、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性及硝酸还原酶（NR）活性，增加南方红豆杉针叶NO含量，证实UV-B辐射可促进植物NO产生，NO作为UV-B辐射的第二信使介导了UV-B胁迫信号的转导，并诱发细胞产生抗性反应。本项研究对提高红豆杉资源的经济价值、阐明植物对UV-B辐射增强的响应机制及有效地缓解环境胁迫对植物所造成的危害等方面均具有重要意义。