乙烯对叶柄伸长过程中细胞壁酸化及松弛蛋白A的转录作用研究

图注：水淹下H+外流动力学图，激素对水淹下的H+外流有显著的调控作用。水淹调控的激素和H+外流以及叶柄伸长的模型图。

半水生双子叶植物Rumex palustris在水淹时通过叶柄的伸长避开水淹，叶柄的伸长需要细胞壁的松弛，细胞壁的松弛需要通过特定蛋白的调节，因此研究细胞松弛蛋白的调节作用对于植物避开水淹至关重要。松弛蛋白是水淹胁迫下信号转导途径中的重要蛋白，而植物体内乙烯含量的升高是躲避水淹环境的主要信号。当前的研究旨在揭示水淹胁迫下细胞壁酸化以及激素调节作用，以及从mRNA和蛋白水平阐明水淹胁迫下与叶柄伸长有关的细胞壁松弛蛋白活性的动力学特征和激素调节作用。

荷兰的科学家使用非损伤微测技术测定了水淹胁迫下叶柄H⁺的外流，阐述了松弛蛋白的转录作用。发现在水淹下乙烯能够促进叶柄伸长以及细胞壁膨胀。首先，乙烯能够加快H⁺外流，导致质外体空间酸化；其次，乙烯能够作为信号分子向上调控松弛蛋白基因中的RpEXPA1。水淹胁迫下的反应能够在胁迫解除后恢复。叶柄的不断伸长通过乙烯控制H⁺的外流来加速，水淹胁迫下植物可改变茎部的结构，使茎部伸长，并产生新生叶片。形态上的变化可以快速增加植株高度，使叶片迅速伸展到水面之上，促进空气与植物体间的气体交换。

乙烯是对淹水胁迫反应最敏感的激素之一，R.palustris在水淹胁迫下叶柄伸长与乙烯信号网络途径有关。本研究利用非损伤微测技术深入揭示了乙烯在水淹胁迫下细胞壁的酸化和H⁺外流的作用及相互关系。

关键词：乙烯（ethylene）；膨胀素；细胞壁酸化；伸长生长；蓼科；非损伤微测技术（MIFE）

参考文献：Vreeburg RAM, et al. The Plant Journal, 2005, 43: 597-610.

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