ELONGATED HYPOCOTYL5在植物应对非生物胁迫中的作用

植物因其定植属性往往暴露于非生物胁迫之Canagliflozin体内实验剂量中,植物已进化出多种反应通路来感知和应对非生物胁迫。光信号和非生物胁迫反应通路之间的相互作用是植物适应不断变化的环境的基础。ELONGATED HYPOCOTYL5(HY5)作为光信号调控网络的中心转录因子,对整合光信号和调控植物应对非生物胁迫反应至关重要。为确定HY5可作为植物应对非生物胁迫的信号分子,本研究以高温(37℃)、低温(4℃)、盐(100 m M NaCl)和UV-B(10μw/cm~2)为非生物胁迫代表,大豆和水稻为研究对象,探究HY5在大豆和水稻应对非生物胁迫中的作用,并建立一种用于检测HY5的间接竞争酶联免疫分析方法(ic-ELISA),完成ic-ELISA的优化以及灵敏性、特异性、准确性和可行性的评估,在ic-ELISA法的基础上完成HY5在新型污染物中作用研究。主要结果如下:(1)发现了HY5可以作为植物应对非生物胁迫的信号分子。现有文献可视化分析关键词共现网络、聚类和时间线图谱表明HY5可作为转录因子参与植物胁迫应激反应,同时HY5还可通过自身累积量来影响植物胁迫应激反应,从理论角度证明了HY5可以作为植物应对非生物胁迫的信号分子。高温、低温、盐、UV-B和正常条件处理大豆和水稻1 h、3 h、12 h和24 h时,HY5相对水平变化比传统信号分子(叶绿素含量、丙二醛含量、活性氧含量和脯氨酸含量)迅速和明显,同时在处理24 h内HY5相对水平的变化也表现出多种规律性,且在不同植物中表现出规律的一致性。从实验角度证明了HY5可以作为植物SCH772984应对非生物胁迫的信号分子,并通过改变自身蛋白含量发挥功能。(2)建立了可用于检测HY5蛋白的ic-ELISA方法。利用免疫共沉淀方法分离纯化HY5蛋白,得到浓度为67 ng·mL~(-1bioprosthetic mitral valve thrombosis)的HY5纯蛋白。在建立ic-ELISA方法时,选择包被浓度为0.333μg·mL~(-1),HY5一抗浓度为0.111μg·mL~(-1)作为工作点。最优的HY5纯蛋白稀释液p H、甲醇含量和NaCl含量、HY5一抗孵育时间、酶标二抗反应时间和显色时间分别为7.5、不含甲醇和0.8%NaCl、30 min、30 min和15 min。在最优条件下,测得半数抑制浓度值为1.598 ng·mL~(-1),最低检测限为0.272 ng·mL~(-1),检测线性范围为0.523ng·mL~(-1)~4.878 ng·mL~(-1)。ic-EILSA方法检测结果表明,HY5过表达体(较高量HY5 mRNA转录水平和蛋白表达水平)中HY5含量高于野生型拟南芥(Col-0),hy5突变体(HY5功能缺失)中HY5检测低于检出限,表明ic-ELISA具有良好的特异性。利用新建的ic-EILSA方法和传统Western Blot测定HY5,所得检测结果一致,证明了ic-ELISA具有准确性。在实际样本的添加回收率在90%~110%范围内,变异系数小于10%,具有实际样品检测可行性。(3)基于ic-ELISA方法揭示了HY5在植物应对新型污染物胁迫中的作用。基于ic-ELISA方法检测HY5含量,利用遗传学(hy5突变体)和相关性分析方法,确定了HY5在植物面对镧[La(Ⅲ)]、双酚A和聚乙烯微塑料胁迫中的作用。具体表现为,低浓度(30和60μM)La(Ⅲ)作用下,植物HY5含量降低,导致下胚轴长度、花青素含量、净光合速率(P_n)和胞间二氧化碳浓度(C_i)增加;高浓度(120和240μM)La(Ⅲ)作用下,植物HY5含量增加,导致下胚轴长度、花青素含量、P_n和C_i降低。在3、6、12和24 mg·L~(-1)双酚A和10、20、40和80 mg·L~(-1)聚乙烯微塑料作用下,植物HY5含量增加,导致花青素含量增加,下胚轴长度、P_n和C_i降低。综上所述,本研究HY5可以作为植物应对非生物胁迫的信号分子,并且建立的ic-ELISA方法具有良好的灵敏度、特异性、准确性和可行性,可用于HY5在新型污染物影响植物生长发育功能研究。该研究发现一种新的信号分子可用于表征植物受胁迫状态,并提供了一种新的检测手段,为植物蛋白快速检测提供了思路。