二氧化硫通过调节谷胱甘肽稳态增强谷子幼苗抗旱性

摘要

维持谷胱甘肽稳态是植物适应干旱胁迫的重要方式之一。二氧化硫(SO2)是一种常见的大气污染物。近年来在植物上的研究发现,外施一定浓度的SO2能够调节植物响应逆境胁迫的生理过程。但目前关于SO2对干旱条件下植物谷胱甘肽稳态的调节作用及相关机制仍不清楚。本文以谷子(Setaria italica L.)幼苗为材料,研究一定浓度的SO2气体暴露对干旱胁迫下谷子谷胱甘肽稳态和干旱适应性的影响。研究结果显示:30 mg·m-3 SO2暴露能够缓解干旱导致的叶片萎蔫症状,增加地上部分生物量积累。与干旱组相比,SO2+干旱组谷子叶片中的过氧化氢(H2O2)含量明显降低(P<0.05),叶组织电解质外渗率显著下降(P<0.05)。进一步研究发现:干旱胁迫下,SO2一方面能够提高谷子叶片中的亚硫酸盐还原酶(SiR)、O-乙酰丝氨酸裂解酶(OASTL)活性,诱导SiSiR、SiOASTL基因表达上调,从而增加叶组织中的半胱氨酸(Cys)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;另一方面,SO2还能够提高谷胱甘肽还原酶(GR)活性及SiGR基因的表达水平,从而维持较高的还原型/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比率,增强叶片抗氧化能力。以上结果表明:干旱条件下,一定浓度的SO2(30 mg·m-3)能够通过调节谷胱甘肽稳态来提高谷子幼苗抗旱性。