质膜(plasma membrane,PM)H+-ATPase是植物细胞膜调控离子转运的主宰酶。盐胁迫下,PM H+-ATPase维持植物细胞Na+/K+平衡,因此PM H+-ATPase在植物细胞对抗盐胁迫时起到至关重要的作用。硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是一种气态小分子信号物质,其参与调节植物体内多种生理过程,并在植物响应环境胁迫时起到积极的调控作用。H2S可以介导蛋白质翻译后修饰,即S-硫巯基化修饰。S-硫巯基化修饰是H2S调控蛋白质活性的主要方式。已有报道证明H2S可以提高植物的抗盐性,但H2S调控植物响应盐胁迫的分子机制还需要深入研究。本研究以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliaan)和模式作物玉米(Zea mays)为研究材料,研究了H2S对植物抗盐性的影响,并以H2S的S-硫巯基化修饰为切入点,探究了H2S提高植物抗盐性的分子机制。取得的主要研究结果如下:(1)H2S供体NaHS处理植物,可缓解盐胁迫对玉米幼苗和拟南芥幼苗的生长的抑制作用,同时提高植物细胞内叶绿素含量并降低了丙二醛(MDA)含量、离子渗透率;此外,NaHS预处理可降低盐胁迫下植物体内Na+含量,抑制K+流出,维持胁迫条件下离子平衡;这些结果证明H2S提高了拟南芥幼苗和玉米幼苗对盐胁迫的耐受性。(2)为确定H2S对拟南芥和玉米PM H+-ATPase蛋白的S-硫巯基修饰,本课题对拟南芥和玉米PM H+-ATPase蛋白存在S-硫巯基化修饰的区域肽段进行原核表达,并得到纯化的重组蛋白。NaHS预处理导致重组蛋白的S-硫巯基修饰水平增强,并存在计量依赖的调控效应。进一步利用S-巯基化修饰去除物质二硫苏糖醇(dithionthreitol,DTT)处理重组蛋白,结果发现DTT处理消除了 NaHS诱导的蛋白S-巯基化修饰。以上结果证明H2S可以在体外调控玉米和拟南芥PM H+-ATPase蛋白的S-硫巯基修饰水平。(3)H2S介导的S-硫巯基修饰可提高拟南芥和玉米幼苗的PM H+-ATPase活性,加速Na+/H+反向运转蛋白的运转,促进Na+外排,缓解盐胁迫对植物造成的伤害。用NaHS预处理植物的质膜微囊,发现NaHS可提高植物的PMH+-ATPase活性;使用非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)对不同处理植物根细胞膜表面H+流动进行测定,发现瞬时添加NaHS可引起植物根细胞表面H+外排,NaHS预处理可加快盐胁迫下根细胞表面H+内流。综上,本课题揭示了 H2S介导的S-硫巯基修饰玉米和拟南芥两种植物细胞的PMH+-ATPase参与植物盐胁迫响应的分子机制,结果证明H2S通过S-硫巯基修饰提高植物的PM H+-ATPase活性,促进植物体内Na+的外排,减少K+外流,维持植物体内Na+、K+稳态来参与植物对盐胁迫的响应。