來自中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所，愛丁堡大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“Nitric Oxide and Protein S-nitrosylation Are Integral to Hydrogen Peroxide Induced Leaf Cell Death in Rice”的文章，發(fā)現(xiàn)NO參與過氧化氫誘導(dǎo)的水稻葉片細(xì)胞死亡過程，這解析了NO在水稻葉片衰老中的分子作用機(jī)制，相關(guān)研究成果公布在國際雜志Plant Physiology上。

這項(xiàng)研究由遺傳發(fā)育所植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲成才課題組完成，儲成才研究組博士研究生林愛紅、副研究員王義琴和唐九友博士為文章共同第一作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金委和科技部的資助。

葉片是光合作用的主要場所。水稻抽穗后籽粒灌漿所需要的營養(yǎng)物質(zhì)60%-90%來自葉片的光合作用。葉片的衰老是植物發(fā)育過程中必然經(jīng)歷的生命現(xiàn)象，它是植物在長期進(jìn)化過程中形成的適應(yīng)性，對植物本身具有重要的生物學(xué)意義，然而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，葉片早衰則導(dǎo)致其過早喪失光合功能和同化作用，從而顯著減少籽粒中干物質(zhì)的積累，進(jìn)而對作物的產(chǎn)量與品質(zhì)帶來不利的影響。

已有研究表明，葉片衰老過程既受病原菌入侵、干旱、營養(yǎng)缺乏、極端溫度、紫外線等外部因素的影響，也受到如ABA、SA、JA、乙烯、細(xì)胞分裂素等植物激素及如一氧化氮（NO）和過氧化氫（H2O2）等其它小活性分子的調(diào)節(jié)。其中，NO是最重要的活性分子之一，廣泛地參與了動(dòng)植物的生長發(fā)育和對逆境的耐受適應(yīng)。然而，對NO在水稻葉片衰老中的分子作用機(jī)制尚未有任何報(bào)道。

在這篇文章中，研究人員通過對水稻突變體進(jìn)行大規(guī)模篩選，獲得一大批NO含量改變的突變體，并對其中一個(gè)NO含量大量積累的突變體noe1 （nitric oxide excess 1）進(jìn)行比較詳細(xì)的分子、生理及生化分析。圖位克隆表明，NOE1編碼一個(gè)過氧化氫酶。在強(qiáng)光條件下，NOE1基因的突變，導(dǎo)致葉片H2O2含量升高，積累的H2O2激活硝酸還原酶，誘導(dǎo)葉片中NO產(chǎn)生。通過利用NO清除劑（PTIO）清除積累的NO，細(xì)胞死亡都得到明顯減輕，表明NO介導(dǎo)了H2O2誘導(dǎo)的葉片細(xì)胞死亡。

蛋白質(zhì)亞硝基化是NO最主要的作用方式之一，轉(zhuǎn)基因植物分析也表明，蛋白質(zhì)亞硝基化的高低直接影響葉片細(xì)胞死亡程度，利用質(zhì)譜從野生型和突變體中分別鑒定出73個(gè)和100個(gè)亞硝基化蛋白，其中noe1特異的亞硝基化蛋白中，3-磷酸甘油醛脫氫酶（GADPH）和硫氧還蛋白（Thioredoxin）參與了動(dòng)物細(xì)胞凋亡過程，進(jìn)一步說明蛋白質(zhì)亞硝基化參與了H2O2誘導(dǎo)的葉片細(xì)胞死亡過程。