一氧化氮调控植物细胞周期的机理研究

细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要。一氧化氮作为一种重要的信号分子参与植物生长发育的调控，但是一氧化氮如何通过调控植物细胞周期来影响植物的生长发育至今尚未报道。我们前期工作表明外源一氧化氮处理可以明显抑制模式植物拟南芥叶片与根系的生长，以及阻滞根尖细胞分裂。一氧化氮也可以激发根尖细胞的胞内钙离子和cADPP含量的升高以及cGMP依赖的蛋白激酶活性。本项目中我们将利用野生型、一氧化氮合成或积累突变体拟南芥为材料，研究一氧化氮如何激活质膜钙通道与提高胞内cGMP浓度，然后激活的钙依赖或者cGMP依赖的蛋白激酶如何进一步调控细胞周期相关蛋白变化与阻滞细胞周期。通过本项目的研究，我们在分子水平上了解一氧化氮对植物细胞周期的调控，并且本项目研究结果对动物细胞周期调控与癌症发生的分子机制研究也有借鉴作用。

细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要。一氧化氮作为一种重要的信号分子参与植物生长发育的调控，但是一氧化氮如何通过调控植物细胞周期来影响植物的生长发育至今尚未报道。通过本项目的研究,我们进一步明确如下结论:.1).一氧化氧(Nitric Oxide, NO) 介导了环鸟苷酸(cyclic GMP, cGMP)的形成, 一氧化氮合成的抑制剂可以抑制NO介导的cGMP形成。.2).一氧化氮处理可以促进细胞胞内钙离子的升高。.3).构建了细胞周期调控相关蛋白启动子驱动的转基因标记的marker line (pCDKB1,1::GUS, pCycA3,2::GUS, pCycA3.1::GUS),并利用这些marker line研究了一氧化氮如何调控细胞周期的细微变化。.4).低浓度的一氧化氮(0-10微摩尔)可以促进根的伸长与根尖的分裂,包括促进了细胞周期相关蛋白的表达, 但是高浓度的一氧化氮(超过50微摩尔)可以明显抑制了根尖的伸长与根尖的分裂,包括抑制细胞周期相关蛋白的表达,以及抑制细胞周期的速度。.5).抑制了低浓度下的一氧化氮(0-10微摩尔)介导的cGMP的升高,也抑制了一氧化氧介导的细胞周期的变化,但是改变了cADPR对一氧化氧促进细胞周期的变化没有显著影响。.6).对一氮化氮不敏感的突变体nis 进行了基因定位,发现该突变体是因为过量表达GSNOR基因发生了变异,并明该突变体也表现在一氧化氮胁迫情况下主根较长,细胞周期变快,表明GSNOR参与了一氧化氮调控的细胞周期变化与主根的伸长。.7).环境胁迫,如盐胁迫,可以诱导一氧化氮的升高,并且诱导了细胞周期的积累.一氧化氧可以促进细胞周期蛋白的积累来提高植物对盐胁迫的耐受能力,表明一氧化氧调控的细胞周期变化可以介导植物对环境胁迫的耐受能力。.通过以上研究表明一氧化氮参与调控细胞周期的变化来调控植物的生长发育与对环境的突适应能力。