植物經(jīng)歷了某種逆境后,能提高對另一種逆境的抵抗能力,這種對不良環(huán)境之間的相互忍耐作用稱為交叉忍耐(Cross-tolerance)。例如UV處理煙草提高了對花葉病毒的忍耐,臭氧處理擬南芥引起了對Pseudomonas syringae病毒的抵抗力。在這些研究中,誘導(dǎo)的交叉忍耐主要由ROS產(chǎn)生,與氧化爆發(fā)期間快速釋放H2O2,以及與植物對無毒的病原反應(yīng)有關(guān)。ROS可能作為信使激活防御基因的表達,但是在這個過程中Ca2+信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用不清楚。
2011年2月,澳大利亞的Shabala等人報道了對植物氧化脅迫獲得性的交叉忍耐現(xiàn)象,研究了Ca2+轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的活性如何調(diào)節(jié)這種現(xiàn)象。煙草感染了馬鈴薯病毒X(Potato virus X, PVX),暴露在氧化(UV-C或者H2O2)脅迫中,用非損傷微測技術(shù)(MIFE)測定了Ca2+和K+流速,結(jié)合藥理學(xué)和細胞學(xué)方法研究了植物整體的適應(yīng)性反應(yīng),發(fā)現(xiàn)病毒感染后植物能夠更好地應(yīng)對UV和H2O2,阻止葉綠體結(jié)構(gòu)和功能的損傷。Ca2+流是植物對病原入侵的早期反應(yīng),Ca2+的傳遞和ROS可能是控制細胞水平交叉忍耐的關(guān)鍵。
這項研究說明在UV和病原誘導(dǎo)的氧化脅迫之間有一個高度的交叉,以及在植物對氧化脅迫獲得性的忍耐中Ca2+外流系統(tǒng)的重要作用,重新提出了病毒可能有益于植物抗逆的爭論。在大田中,不同的脅迫一起出現(xiàn)很常見,病毒增加脅迫忍耐可能對農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要意義。
關(guān)鍵詞:非損傷微測技術(shù)(MIFE),Ca2+/H+交換體,Ca2+泵,葉綠體,葉肉,馬鈴薯病毒X(Potato virus X, PVX),紫外線輻射(UV irradiation)