信号分子硫化氢和一氧化氮协同增强苦瓜盐胁迫抗性的机制研究

本研究探讨了外源硫化氢(H2S)和一氧化氮(NO)对苦瓜盐胁迫的缓解作用。研究人员通过生理生化分析发现，H2S与NO通过调控抗氧化防御系统和减少氧化损伤协同增强苦瓜耐盐性，为作物抗逆栽培提供新策略。论文发表于《BMC Plant Biology》。

　　

盐胁迫是制约全球农业生产的重要非生物胁迫因素，导致作物减产高达20-50%。高盐环境不仅破坏植物水分平衡和离子稳态，还会引发活性氧(ROS)爆发，造成氧化损伤。苦瓜作为重要的经济作物，其耐盐机制研究对保障蔬菜供应具有重要意义。传统抗盐措施成本高昂且效果有限，因此探索新型生物信号分子调控途径成为研究热点。

印度Lovely Professional大学生物科学与生物工程学院的研究团队在《BMC Plant Biology》发表论文，系统研究了H₂S和NO对苦瓜盐胁迫的协同缓解机制。研究发现，25 mM NaCl处理使苦瓜幼苗鲜重、株高和干重分别下降19%、18.9%和22%，同时导致H₂O₂、超氧阴离子(O₂^-)和丙二醛(MDA)含量显著升高。外源添加40μM H₂S供体NaHS和90μM NO供体SNP后，不仅逆转了这些损伤，还通过激活抗氧化酶系统提高耐盐性。值得注意的是，当使用NO清除剂cPTIO和合成抑制剂L-NAME时，H₂S的保护作用被显著抑制，证实了NO在H₂S信号通路中的关键媒介作用。

研究采用的主要技术包括：1) 生理指标测定（生长参数、光合色素含量）；2) 氧化应激标志物检测（H₂O₂、O₂^-、MDA）；3) 激光共聚焦显微技术（PI和DCF-DA染色分析细胞活性和ROS）；4) 抗氧化酶活性分析（SOD、CAT、APX等）；5) 内源H₂S和NO含量测定。

生长参数

NaCl胁迫显著抑制苦瓜幼苗生长，而NaHS和SNP处理使鲜重恢复至对照的97.5%，联合处理效果最优。cPTIO和L-NAME消除了这种保护效应，证实NO是H₂S发挥作用的关键介质。

光合色素

盐胁迫导致叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别降低16%、15.4%和27%。H₂S和NO处理不仅逆转了这种下降，联合处理还使色素含量超过单一处理组，表明二者存在协同效应。

信号分子含量

内源H₂S和NO在盐胁迫下分别增加11.6%和36%。外源NaHS使二者水平进一步提升22%和52%，联合处理产生叠加效应。cPTIO处理使H₂S和NO含量分别降低10%和14%，揭示了二者的正反馈调节机制。

氧化应激标志物

盐胁迫使H₂O₂、O₂^-和MDA积累124%、95%和87.4%。H₂S和NO处理分别降低这些指标75%/94%、38%/24%和70%/81%，联合处理效果最佳。

细胞活力与ROS检测

PI染色显示盐胁迫导致根细胞死亡率升高，而联合处理显著改善细胞活力。DCF-DA荧光检测证实H₂S和NO协同降低H₂O₂积累。

抗氧化酶系统

H₂S和NO使SOD、CAT、APX、GR、GPX和GST活性提升26.5-90.5%，其中APX响应最为显著。酶活性的时空动态变化表明，H₂S主要通过NO依赖途径激活抗氧化防御网络。

该研究首次在葫芦科作物中揭示了H₂S-NO信号交叉对话的分子机制。研究发现H₂S通过NO介导的途径增强抗氧化能力，维持离子稳态，从而缓解盐胁迫损伤。这一发现不仅丰富了植物逆境信号转导理论，还为开发新型抗盐制剂提供了重要靶点。相比传统化学改良方法，H₂S/NO调控具有成本低、环境友好等优势，在可持续农业中具有广阔应用前景。未来研究可进一步解析H₂S与NO相互作用的下游效应分子，为作物抗逆遗传改良提供新思路。