植物抗病相关激素的多位点实时检测及其互作研究

Plant endogenous hormones such as Salicylic acid (SA), Jasmonic acid (JA), and Indole-3-acetic Acid (IAA) play critical roles in defense behaviors of plant. Although the interaction/crosstalk among them might be dependent on their relative concentrations inside plant, there is still not enough direct convincing experimental evidence. This is because of the difficulty on detecting their concentrations in different locations of the plant body. In this project, we will focus on simultaneously detecting SA, JA and IAA in situ, real time based on our established in situ electrochemical detection system for plant hormones. In this way, concentrations of SA, JA and IAA could be obtained in multiple histologic sections of the tomato plant in real-time. The dynamic information of concentrations of SA, JA and IAA would be utilized to explain their transmission mechanism and interaction mechanism under pathogen stress.

植物抗病相关激素如水杨酸(Salicylic acid, SA)、茉莉酸(Jasmonic acid, JA)、吲哚乙酸（Indole-3-acetic Acid, IAA）在植物抗病行为中具有重要的调节功能。尽管知道三者之间的相互作用、抗病信号的启动时机和顺序可能由其在植物体内的相对浓度决定，但目前仍然缺乏直接的实验证据。而这些证据很大程度上源于其在植物体内三者的浓度分布及其动态变化的测定。本项目将在申请者近期植物激素电化学原位检测的基础上，在番茄植株的多个组织部位构建并优化原位检测系统，实现SA、JA与IAA的多位点实时检测。在此基础上，获得SA、JA与IAA在不同病害胁迫下浓度的实时、动态和同步变化，以进一步研究病害胁迫下三者浓度的变化规律，结合植物抗病行为的研究，揭示其传输机理和互作机制。

作为植物重要的激素分子，水杨酸（Salicylic acid，SA）和吲哚乙酸（Indole-3-acetic Acid，IAA）在植物的抗病、抗逆、和发育过程中具有极为重要的调节功能。传统的植物激素的检测方法多采用气相色谱质谱联用或液相色谱质谱联用等技术进行。其主要局限于复杂耗时的样品前处理步骤（如冷冻、破碎、样品抽提和纯化），导致这些小分子的损失，使得其浓度降低。更为重要是，复杂的样品处理过程一般使用较多量的植物样品、且需要较长的时间，难以真实再现植物激素原位实时的浓度，使得我们难以获得准确及时的信息，致使其在植物抗病机制中的作用研究难以深入进行。在本项目资助下，在前期纸基电化学原位检测SA的系统基础上，结合植物微取样技术，构建了用于快速定量分析植物内部SA和IAA的平台，实现了毫克级植物样品中的SA和IAA同时电化学检测。在此基础上，利用多通道电化学检测系统，可以实现植物多个组织部位SA和IAA的检测。研究结果证明这一检测平台既可以用于在正常和高盐逆境下，碗豆种子萌发过程中SA和IAA全息分析；也可以用于番茄叶片在侵染灰霉病菌后，不同发病位点SA和IAA的浓度分布及其互作关系；还可以用于在低磷条件下，拟南芥不同叶序中，SA和IAA的分布研究。本项目构建的基于多通道电化学检测集成微取样技术研究IAA和SA检测平台，有助于我们研究二者在植物体内的生成位置、传输过程和互作机制。