一氧化氮对植物细胞次生代谢产物合成的调控作用及其信号转导机理研究

次生代谢产物的低产现象是制约细胞培养法生产植物天然产物技术产业化应用的核心问题之一，理解和掌握植物细胞次生代谢调控规律是解决这一问题的基础。植物体内次生代谢物质的生物合成受到细胞内部和外界因素的严格调控，然而目前对植物细胞次生代谢产物合成的调控机理所知甚少。与初生代谢相比，植物次生代谢产物的合成具有更加复杂的调控机制，并且更易受外界因素的影响。细胞内部的信号转导系统是介导外界因子影响植物次生代谢产物合成的纽带。然而，目前对植物细胞中次生代谢信号调控系统的了解还十分浮浅。存在的主要问题是对植物细胞中与次生代谢产物合成调控有关的信号分子和信号转导途径的了解不够。因此，研究探讨参与植物细胞次生代谢产物合成调控的信号分子及其信号转导机制对理解和掌握植物细胞次生代谢调控规律具有重要意义。NO是一种兼有水、脂溶性的小分子物质，其在动物体内的信号分子作用已为人们所熟知。早在上个世纪70年代，人们就已经发现植物可以产生NO。但是直到Delledonne和Durner两个研究小组1998年首次证实NO参与植物的抗病作用后，NO在植物体内的信号分子作用才引起研究者的重视并展开了广泛的研究。近年来，NO的植物生物学功能研究方面取得了一系列重大进展，促使NO植物分子生物学研究成为该领域的研究热点。然而，目前国内外有关NO对植物细胞次生代谢产物合成的影响及其分子机理方面的研究还十分少见。研究报道表明，NO是介导外界刺激信号从细胞表面传递到细胞核内部并诱发细胞产生诸如抗性反应、细胞超敏死亡等生理生化效应的重要信号分子。NO的这一特性使其具备了作为胞内信使物质参与外界因素对植物细胞内部次生代谢产物合成进行信号调控的基本条件，但是目前尚无直接可靠的实验证据说明NO与植物细胞次生代谢调控之间的关系。基于上述研究现状，本文以真菌诱导子为外界刺激因子，系统地研究了NO在诱导子诱发植物细胞次生代谢产物生物合成过程中的作用，取得了一系列原创性研究成果。试验结果首次证实NO是介导外界刺激信号(诱导子)诱发植物细胞次生代谢物质合成的一个重要胞内信号分子；发现NO可以依赖JA、ROS等信号途径触发植物细胞次生代谢产物的合成；证实NO和JA信号分子之间存在着特殊的自催化协同放大效应；揭示了NO可以促进植物细胞中SA积累，而SA抑制细胞中JA合成的事实，澄清了目前国际学术界有关NO抑制