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磷脂酶C(phospholipase C,PLC)和磷脂酶D(phospholipase D,PLD)信号途径在植物和动物防卫反应中起着重要作用。PLC的水解产物二酯酰甘油(diacylglycerol,DAG)和三磷酸肌醇(inositol1,4,5-trisphosphate,IP3),以及PLC和PLD的共同产物磷脂酸(phosphatidic acid,PA)是胞内重要的第二信使。
Elicitin是Phytophthora和Pythium2个属的病原菌产生的一种胞外蛋白质,在烟草上引起系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)和过敏反应(hypersensitive response,HR)。ParA1是来源于P.parasitica的一种酸性elicitin。PLC和PLD是否参与ParA1诱导的防卫反应还缺乏系统研究。本研究采用药理学方法,以ParA1作为激发子,以烟草悬浮细胞为材料,通过生物化学、细胞化学、半定量RT-PCR(reversetranscriptase-polymerase chain reaction,RT-PCR)和高效液相色谱(highperformance liquid chromatography,HPLC)等技术测定了一系列防卫反应。所得结果如下:
1.为了研究PLC和PLD是否参与了ParA1诱导的烟草悬浮细胞的死亡,用PLC抑制剂新霉素和U73122、PLD抑制剂1-butanol、2-butanol和tert-butanol提前处理ParA1诱导的细胞,测定细胞死亡被抑制情况。结果表明新霉素(100μmol·L-1)和U73122(20μmol·L-1)对细胞的死亡抑制率分别为28.4%和97.5%,1-butanol(0.2%)、2-butanol(0.2%)对细胞死亡的抑制率分别是54.2%和35.8%,而1-butanol的类似物tert-butanol没有效果。这些结果说明PLC和PLD都参与了ParA1诱导的细胞死亡。
2.在烟草悬浮细胞中添加PLC和PLD抑制剂,比较烟草悬浮细胞受ParA1诱导后多种防卫反应的差别。PLC抑制剂(新霉素和U73122)处理ParA1诱导的烟草悬浮细胞后,氧进发、胞外介质碱性化和scopoletin积累都能显著地被抑制;5种防卫基因hin1、hsr203J、PR(pathogenesis-related)-1a,PR-1b及PAL等的表达也都受到不同程度地抑制。PLD抑制剂(1-butanol和2-butanol)对氧进发、胞外碱性化、scopoletin积累和防卫基因表达也都有部分抑制作用,其中0.2%的1-butanol和2-butanol的抑制作用最大,而1-butanol的类似物tert-butanol对ParA1诱导的防卫反应没有任何作用。
3.ParA1能够诱导DGK基因表达明显增强,U73122处理的细胞,其表达量有轻微的抑制作用。DGK的抑制剂R59022在不同时间对细胞死亡和氧进发的抑制情况不同,在处理后6 h,浓度为10μmol/L时对细胞死亡的抑制率最高为36.4%,对H2O2的抑制率为32.4%。用10、50、100、200μmol/L的磷脂酸分别处理悬浮细胞,都不同程度地诱导了过敏性细胞死亡和氧进发的产生,在处理后6 h,200μmol/L PA诱导的细胞死亡和H2O2比对照分别提高了2.1和2.9倍。这些结果表明ParA1启动了PLC途径中的PLC/DGK途径,外源添加PA可以瞬时激活细胞死亡和过氧化氢产生。