昆明植物所探索一氧化碳促进种子萌发的新机制
昆明植物研究所,2012-06-11
一氧化碳(CO)是一类无色、无臭、无刺激性的气体, 一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此，人们往往视一氧化碳为“沉默的杀手”而谈虎色变。但是近几年越来越多的研究证据表明，这个杀手并不太“冷”，极低浓度的一氧化碳也有很多意料之外的生理学功能：比如一氧化碳可以作为信号分子调节神经递质和神经肽的释放，调控记忆行为与气味反应；一氧化碳的舒张血管与心脏保护效应也被证实；一氧化碳在人体免疫、生殖、消化、肝脏及肾脏等系统中也扮演重要角色；在植物生理方面,一氧化碳处理可以缓解盐胁迫对植物的过氧化损伤。种种迹象表明，CO的生理学功能其实是多方面的，人们对一氧化碳的认识也在改变。
自然界的种子根据保藏特性大体可分为正常型种子(orthodox seeds)与顽拗型种子(recalcitrant seeds)两种。正常型种子一般可以耐受低温与干燥处理后长期低温保存，但是顽拗型种子一般不能耐受低温或干燥处理，所以顽拗型种子一般不能进行低温保存，这种特性可能与低温诱导的活性氧自由基(reactive oxygen species)与活性氮自由基(reactive nitrogen species)损伤有关。有效提高顽拗型种子对低温胁迫的耐受能力是当前种质低温保存的一个难点问题。
中国科学院昆明植物研究所胡向阳研究组与李德铢、杨永平研究组合作，利用顽拗型木奶果种子（Baccaurea ramiflora）为材料，通过低浓度一氧化碳处理来提高木奶果种子对低温胁迫的耐受能力。结果表明：低温处理诱导了木奶果胚尖的一氧化碳积累，并进一步诱导另一种小分子化合物一氧化氮(NO)的产生；外源一氧化碳处理明显诱导了一氧化氮的积累，一氧化氮一方面通过激活抗氧化系统来减弱低温诱导的ROS 对种子活力的损伤；另一方面一氧化氮也激活了亚硝基谷胱甘肽还原酶（S-nitrosoglutathione reductase）的活性，从而减轻了低温诱导的RNS的损伤，可见一氧化碳可通过双管齐下的方式来增强顽拗型种子对低温胁迫的耐受能力。
以上结果已被自由基生物学与医学领域期刊Free Radical Biology & Medicine 在线发表。该研究得到中科院“百人计划”与国家自然科学基金项目的资助。
