质膜Ca²⁺转运体调节病毒诱导的抗性对氧化胁迫的忍耐

图注：H2O2处理烟草叶肉细胞导致WT和PVX的Ca2+发生明显的内流，K+发生明显的外流。

 

植物经历了某种逆境后，能提高对另一种逆境的抵抗能力，这种对不良环境之间的相互忍耐作用称为交叉忍耐（Cross-tolerance）。例如UV处理烟草提高了对花叶病毒的忍耐，臭氧处理拟南芥引起了对Pseudomonas syringae病毒的抵抗力。在这些研究中，诱导的交叉忍耐主要由ROS产生，与氧化爆发期间快速释放H₂O₂，以及与植物对无毒的病原反应有关。ROS可能作为信使激活防御基因的表达，但是在这个过程中Ca²⁺信号转导的作用不清楚。

2011年2月，澳大利亚的Shabala等人报道了对植物氧化胁迫获得性的交叉忍耐现象，研究了Ca²⁺转运系统的活性如何调节这种现象。烟草感染了马铃薯病毒X（Potato virus X, PVX），暴露在氧化胁迫（UV-C或者H₂O₂）中，用非损伤微测技术（MIFE）测定了Ca²⁺和K⁺流速，结合药理学和细胞学方法研究了植物整体的适应性反应，发现植物受病毒感染后能够更好地应对UV和H₂O₂，阻止叶绿体结构和功能的损伤。Ca²⁺流是植物对病原入侵的早期反应，Ca²⁺的传递和ROS可能是控制细胞水平交叉忍耐的关键。

这项研究说明在UV和病原诱导的氧化胁迫之间有一个高度的交叉，以及在植物对氧化胁迫获得性的忍耐中Ca²⁺外流系统的重要作用，重新提出了病毒可能有益于植物抗逆的争论。在大田中，不同的胁迫一起出现很常见，病毒增加胁迫忍耐可能对农业的发展有重要意义。

 

关键词：非损伤微测技术（MIFE），Ca²⁺/H⁺交换体，Ca²⁺泵，叶绿体，叶肉，马铃薯病毒X（Potato virus X, PVX），紫外线辐射（UV irradiation）

参考文献：Shabala S, et al. Plant, Cell & Environment. 2011 (34): 406–417.

 

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