植物机械损伤通过生物化学信号触发局部和远距离反应

众所周知,当哺乳动物的皮肤受到物理损伤时,除了局部修复损伤细胞的反应外,还存在多种刺激免疫系统的信号,以避免潜在病原体通过损伤区域进入。虽然植物没有免疫系统,但当任何植物器官(根、茎或叶)遭受机械损伤时,都会触发局部的初始反应,通过不同的伤口愈合策略修复受损细胞。这种反应也激活了生化信号的产生,提醒邻近的细胞有事情发生了。在这种情况下,被称为活性氧和活性氮(ROS和RNS)的两个分子家族的代谢变得非常活跃。在这些分子中,过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)具有显著的功能,因为它们参与几个事件:i)启动适当的反应和ii)向相邻细胞传达细胞损伤的存在。

图1所示。机械损伤后7日龄海螺幼苗外观(红色箭头)。损伤细胞以蓝色显示,表明其质膜完整性受到影响。过氧化氢2O2)含量在受伤部位(局部反应)3 h后增加。与此同时,它会引发根部一氧化氮(NO)的增加,而根部是一个未受损的器官(长距离反应)。

应该指出的是,取决于这两个分子的细胞浓度(H2O2和NO),功能可能不同,如信号(低浓度)或分子武器(高浓度)对抗潜在病原体。这些分子存在于所有生物体中,节省了植物和动物之间的距离,重要的是这些分子发挥相似的功能来保护细胞的完整性。图1演示了一个使用Cakile maritima苗木为模型。当这种植物的下胚轴受到伤害时,3小时后,检测到局部反应,其特征是h的产量较高2O2在受损细胞的区域改变了一些抗氧化酶的活性。同时,在根细胞中观察到分子NO的增加,认为其参与多种功能,表明该器官的RNS代谢活跃。

综上所述,这些数据表明,在机械损伤下,植物体内ROS和RNS的代谢具有一定的空间分布。损伤区域(下胚轴)的ROS代谢似乎加剧,引发氧化应激,但在未损伤组织中也存在长距离信号,其中RNS的代谢似乎更活跃。这些局部和长距离的反应似乎是协调的,使受伤的幼苗得以存活。

弗朗西斯科·J·科帕斯
生物技术、食品和农业中的抗氧化剂、自由基和一氧化氮研究组,
植物细胞与分子生物学教研室,
Estación实验del Zaidín, CSIC,格拉纳达,西班牙

出版

机械损伤通过参与ROS和RNS代谢促进盐生植物海芽草的局部和长距离反应。
胡马尼H, Rodríguez-Ruiz M, Palma JM, Corpas FJ
一氧化氮,2018年4月1日

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