增强UV-B胁迫下蓝细菌NO信号的产生及其作用机理研究

近些年,大气污染,特别是氯氟烃（CFCs）的大量使用引起了臭氧层的破坏衰减,从而导致到达地球表面的紫外线-B（UV-B,280-320nm）辐射增强。增强UV-B辐射除了对陆生植物产生各种胁迫影响外,现已证明增强的UV-B能够穿入淡水及海洋中,对水生生物产生同样效应。增强UV-B对蓝细菌,特别是浅水水域及稻田中的蓝细菌产生很大影响。 增强UV-B可以诱导植物产生一氧化氮（NO）。作为新兴的信号分子,NO参与逆境胁迫下植物对胁迫的响应,相关研究在高等植物中比较多,但对增强UV-B胁迫下,蓝细菌细胞内NO信号的产生、传递和作用机制方面的研究目前还未见报道,因此本文以产氧蓝细菌—螺旋藻794（Spirulina platensis）为实验材料,通过不同强度UV-B胁迫及不同化学试剂处理,考察了螺旋藻细胞内NO的产生及其产生途径,研究了增强UV-B辐射下NO信号分子对螺旋藻细胞内抗氧化系统及其它代谢过程的影响,阐明了增强UV-B胁迫下蓝细菌细胞内NO的产生、产生途径及其作用机理,为进一步进行同类研究提供了科学依据。我们的实验得到如下结果: 1.通过不同强度UV-B胁迫及不同化学试剂处理,考察了螺旋藻794细胞内NO的产生及其产生途径,结果表明,增强UV-B胁迫下螺旋藻794细胞能够产生和释放NO信号分子,而且NO的产生量呈UV-B强度和胁迫时间相关性,随着UV-B强度的增大和胁迫时间的延长,NO的产生量逐渐增多。研究结果首次揭示了同高等真核生物一样,单细胞原核生物蓝细菌也对增强UV-B胁迫作出反应,产生NO信号分子,NO信号可能介导一系列生理生化过程,从而使蓝细菌对增强UV-B胁迫作出响应,这为进一步开展同类研究提供了科学依据和理论指导。 2.通过对细胞内NOS活性、NR活性、NiR活性、PAL活性及细胞中NO2和NO3含量进行测定分析,发现在增强UV-B胁迫下,螺旋藻794细胞细胞内NO的合成可通过NOS途径、NR途径、NiR途径、PAL途径产生,NR途径可能是主要途径,细胞内NO的合成不是通过单一途径完成的,而是通过多条途径,相互关联、相互制约共同完成NO的适量合成和释放,进而对UV-B胁迫作出应答。每一种酶对细胞总NO的贡献将依赖于细胞生长的时期及细胞内底物和因子的可利用性,而且可