昆明植物所解析两类信号分子参与植物化感作用的内在机制

化合物pHBA处理抑制野生型拟南芥(左)与过氧化氢合成缺陷突变体(rboh D/F)根系伸长

一氧化氮与过氧化氢都是重要的信号分子，发挥诸多的生理学效应。越来越多的证据表明这两类信号分子也参与植物的生长发育、抗病反应以及诸多的非生物胁迫过程，它们介导植物生理学效应的内在分子机理也是当前植物生理学研究的热点。化感作用（Allelopathy）是指一种生物产生一种或多种化学成分以影响其他生物生长、生存与繁殖的生物学现象。植物化感作用已经被发现有近二千多年，但是其内在分子机制一直缺少深入的研究。由于植物化感作用的理论和实践能实现农林业的持续发展和达到对自然资源的保护，近年植物化感作用已成为科学研究的前沿之一。

化合物p-Hydroxybenzoic acid (pHBA)是一类广泛存在的具有化感效应的化合物，土壤中的pHBA能够明显抑制某些植物的生长发育。中国科学院昆明植物研究所胡向阳研究组的博士生关艳龙利用模式植物拟南芥为材料，发现极低浓度的pHBA就能够明显地抑制拟南芥根系的正常伸长，并在根系中伴随着大量的一氧化氮与过氧化氢的产生；药理学实验表明pHBA诱导的一氧化氮与过氧化氢都可以被一氧化氮与过氧化氢合成酶特异性抑制剂所抑制，并且这些抑制剂处理可以进一步加重pHBA对拟南芥根系化感抑制作用；遗传学实验表明与野生型拟南芥相比，pHBA处理不能在一氧化氮与过氧化氢相关突变体中有效诱导一氧化氮与过氧化氢的产生，并且pHBA处理加重这些突变体根系化感抑制作用，但是外源附加低浓度的一氧化氮与过氧化氢可以部分削弱pHBA处理对这些突变体的抑制作用。进一步结合药理学与遗传学实验表明，拟南芥响应pHBA处理化感作用过程中，一氧化氮可能作用于过氧化氢的上游。

该研究结果以Nitric Oxide and Hydrogen Peroxide as the important signals mediate

the allelopathic response of Arabidopsis to pHydroxybenzoic acid 为题发表于植物生理专业期刊Physiologia Plantarum 杂志。该研究项目得到云南省中青年学术技术带头人后备人才项目(No.2012HB041)与自然基金委项目(No.31170256)资助。