Page 108 - 《广西植物》2024年第12期

２ ２ ６ ６ 广 西 植 物 ４４ 卷
( １. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｌ￣Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｐｌａｎｔｓ ｏｆ Ｑｉｎｇｈａｉ
Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｌａｔｅａｕ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６ꎬ
Ｃｈｉｎａꎻ ４. Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙꎬ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６ꎬ Ｃｈｉｎａ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａ ｉｓ ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｍｅｄｕｓａ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｅｘｔｒｅｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓꎬ ａｎｄ ｉｔｓ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ ｂｙ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｃｅｌｌ ｄｅａｔｈ (ＰＣＤ). Ｔｈｅ ｄｅａｔｈ ｏｆ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａ
ａｒｅ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ( Ｐｈｙｔｏａｌｅｘｉｎ Ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ４). Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｙ ｗｈｉｃｈ ＳｍＰＡＤ４
ｒｅｇｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａ ｉｎ Ｓ. ｍｅｄｕｓａ ｒｅｍａｉｎｓ ｕｎｃｌｅａｒ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ Ｓ. ｍｅｄｕｓａ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ＳｍＰＡＤ４ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｌｏｎｅｄ ｂｙ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｃｌｏｎｉｎｇ ａｎｄ
ＲＡＣＥ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ
ｉｔｓ ｐｒｏｍｏｔｅｒ ｗａｓ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｂｙ ｈｉ￣ＴＡＩＬ ＰＣＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ:(１) Ｔｈｅ ｃＤＮＡ ｏｆ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｃｌｏｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｔｏｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ２ ０４７ ｂｐ(ＧｅｎＢａｎｋ
ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ＯＲ７６６０３８)ꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｎ ｏｐｅｎ ｒｅａｄｉｎｇ ｆｒａｍｅ ｏｆ １ ８６６ ｂｐꎬ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ６２１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓꎬ ａ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｓ . Ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ａｎ ａｌｋａｌｉｎｅ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ. (２) Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ
３１６３ ４９０６ ８４８ ９１０ ２６
ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＳｍＰＡＤ４ ｈａｄ ｈｉｇｈ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｗｉｔｈ ＣｃＰＡＤ４ ｏｆ Ｃｙｎａｒａ ｃａｒｄｕｎｃｕｌｕｓ. (３)Ａ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ １ ０４９ ｂｐ ｐｒｏｍｏｔｅｒ
ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＳｍＰＡＤ４ ｗａｓ ａｍｐｌｉｆｉｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｉｇｈｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔꎬ ｈｙｐｏｘｉａ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔꎬ ｄｒｙ ａｎｄ ａｕｘｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ.(４)Ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ (ｑＲＴ￣ＰＣＲ) ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｒｏｏｔꎬ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｌｅａｆ. Ｕｎｄｅｒ
ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ａｎｄ ｈｙｐｏｘｉａ ｓｔｒｅｓｓｅｓꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｌｅａｆ ａｎｄ ｓｔｅｍꎬ ａｎｄ ｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ
ｉｎ ｒｏｏｔ. ( ５) Ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＳｍＰＡＤ４ ｗａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓꎬ ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅꎬ ａｎｄ
ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ｈａｓ ａ ｕｎｉｑｕｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｏｍａｉｎ ａｎｄ ｉｔ ｒｅｓｐｏｎｄｓ ｔｏ ｈｙｐｏｘｉａ ａｎｄ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓｅｓꎬ ｓｏ ｉｔ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ａｄｖｅｒｓｉｔｙ
ｓｔｒｅｓｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｍｅｄｕｓａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｍｅｄｕｓａꎬ ＳｍＰＡＤ４ꎬ ａｅｒｅｎｃｈｙｍａꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｈｙｐｏｘｉａ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｓｔｒｅｓｓ

水 母 雪 兔 子 ( Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｍｅｄｕｓａ ) 属 菊 科 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻ支添添等ꎬ２０２２)ꎮ ＰＡＤ４ 响应各种非
(Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ)风毛菊属( Ｓａｕｓｓｕｒｅａ)ꎬ为多年生草本 生物胁迫(如强光、紫外线辐射、干旱和寒冷等) 主
植物ꎬ主要分布于青藏高原地区(Ｐｅｇａｄａｒａｊｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ 要通 过 次 级 信 使 介 导ꎬ 如 水 杨 酸 ( ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄꎬ
２００７ꎻＤａｗａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９ꎻ Ｓｚｅｃｈｙｎｓｋａ￣Ｈｅｂｄａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ＳＡ)、活性氧( ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓꎬＲＯＳ)、乙 烯
２０１６)ꎬ主要受高寒、低氧和强紫外辐射等极端环 (ｅｔｈｙｌｅｎｅꎬＥＴ)和其他信号分子等ꎬ并且在拟南芥
境的胁迫ꎮ 根、茎和叶中发达的通气组织是水母 与木本植物中被证明参与调节植物细胞程序性死
雪兔子最具有代表性的应对极端环境的结构特征 亡、细胞壁合成、种子产量、生物物质生成和水分
(王文和等ꎬ２００７ꎻ蒋欣悦等ꎬ２０２３)ꎮ ＰＡＤ４ 基因在 利用(Ｆｅｙｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００１ꎻ Ｓｌｅｓａｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻＣｕｉ ｅｔ
'
植物细胞程序性死亡和形成通气组织形成中起着 ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 已 有 大 量 研 究 表 明ꎬ ＰＡＤ４ 与 ＬＳＤ１
重要作用(Ｂｅｒｎａｃｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９ꎬ ２０２３)ꎬ但目前水 ( Ｌｅｓｉｏｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ Ｄｉｓｅａｓｅ １ ) 和 ＥＤＳＩ ( Ｅｎｈａｎｃｅｄ
母雪兔子的非生物胁迫响应机制尚未明确ꎮ 因 Ｄｉｓｅａｓｅ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ １) 形成特定枢纽来调节植物
此ꎬ研 究 水 母 雪 兔 子 通 气 组 织 形 成 相 关 基 因 细胞死亡和适应生物和非生物胁迫( Ａｖｉｖ ｅｔ ａｌ.ꎬ
ＳｍＰＡＤ４ꎬ对揭示高山植物适应环境的特殊机制具 ２００２ꎻＭａｔｅｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ꎻＭüｈｌｅｎｂｏｃｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７ꎻ

有重要的理论意义ꎮ Ｇａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ Ｋａｒｐｉńｓｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ
ＰＡＤ４ 作为 Ｒ( ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ) 基因介导的信号转 Ｗｉｔｕｓｚｙńｓｋａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎮ 在 拟 南 芥 中ꎬ ＡｔＰＡＤ４
导分子ꎬ是参与植物免疫应答、ＰＣＤ 调控和通气组 突变导致 ＳＡ、ＥＴ 和 ＲＯＳ 稳态受损ꎬ从而中断适应
织形成的关键基因ꎬ在植物响应生物与非生物胁 反应和 细 胞 死 亡 信 号 传 导ꎬ 并 且 在 低 氧 条 件 下
迫的过程中起到重要作用( Ｒｉｅｔｚ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻＺｅｎｇ ＡｔＰＡＤ４ 被 ＡｔＬＳＤ１.１ 负调控来参与乙烯途径的溶