硫化氢信号分子调控植物抗旱性的机理研究

干旱胁迫是影响作物产量的重要因素之一，研究植物响应干旱胁迫的分子机制对于改良作物、提高作物抗逆性具有重要理论意义。硫化氢作为一种新颖信号具有多种生理学功能，它在动物中的生理功能已有充分研究，但是硫化氢的植物学功能尚缺乏足够报道。我们前期工作表明外源硫化氢处理明显提高了拟南芥的抗旱性，硫化氢也可能诱导拟南芥气孔的关闭与改变胞内谷胱甘肽的含量。本项目我们将利用野生型以及硫化氢积累缺陷突变体为材料，研究硫化氢如何通过调控拟南芥气孔开闭与胞内谷胱甘肽- - -抗坏血酸抗氧化途径来提高植物对干旱胁迫的耐受，进一步在水稻与番茄中通过转基因手段调控植物体内硫化氢的积累来提高水稻与番茄的抗旱性。通过本项目的研究，我们可以在生理与分子水平上进一步了解硫化氢在植物响应干旱胁迫过程中的生理学功能，并为我们改良作物、提高作物的抗旱性提供理论依据。

干旱胁迫是影响作物产量的重要因素之一，研究植物响应干旱胁迫的分子机制对于改良作物、提高作物抗逆性具有重要理论意义。硫化氢作为一种新颖信号具有多种生理学功能，本项目主要研究硫化氢如何参与调控植物的耐旱性，通过本项目的研究我们取得以下结论：.1）我们明确H2S可以增强植物对干旱胁迫的耐受能力。主要包括施加H2S的供体NaHS与GYY4137,利用拟南芥H2S合成缺陷突变体以及内源H2S合成的抑制剂，观察不同方法处理对拟南芥抗干旱能力的影响，发现H2S的确可以作为信号介导拟南芥与番茄的抗旱性。.2) 主要集中在H2S如何与活性氧(ROS，主要是H2O2)与一氧化氮(NO)信号分子互作调控气孔的开关，发现H2S可以介导下游H2O2与NO的产生，并诱导气孔的关闭。.3) 我们测定拟南芥与番茄受干旱胁迫下，叶片内谷胱甘肽与抗坏坏血酸含量，发现施加H2S可以明显激活谷胱甘肽-抗坏血酸途径途径来抑制活性氧的产生，在拟南芥H2S合成缺陷突变体中，干旱胁迫不能有效诱导谷胱甘肽与抗坏血酸的产生。.4）已获过量表达H2S合成酶类的转基因拟南芥材料，并表现出体内高水平的H2S积累,并表现出对干旱胁迫的耐受。.5）我们利用高山植物独一味（Lamiophlomis rotata）为材料，对青藏高原不同海拔梯度下采集材料，发现硫化氢含量在不同海拔梯度分布的独一味是不同的，进一步研究发现硫化氢作为重要的信号参与调控独一味对青藏高原不同海拔梯度环境的适应性。.6) 本项目共培养博士毕业生两名，硕士毕业生四名；共发表SCI 论文十一篇,包括Plant Cell、Plant Physiology 、Journal of Proteome Research等植物生理学与蛋白组学主流杂志，.本项目研究结论表明硫化氢作为重要的信号分子介导植物对诸多逆境环境的适应，为我们在生理与分子水平上进一步了解硫化氢在植物响应干旱胁迫过程中的生理学功能，并为我们改良作物、提高作物的抗旱性提供了理论依据。