H2S信号参与SDH调控能量和活性氧代谢过程的作用机制

作者：张娇; 张文泽; 王昕; 尉萱; 张琳; 金竹萍^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2023, 39(07): 951-960.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1558

• 硫化氢
• 琥珀酸脱氢酶
• 能量
• 活性氧

作为新兴的气体信号分子，硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)能够调节植物生长发育，广泛参与植物抵御生物及非生物胁迫的过程。琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)结合于线粒体内膜，既是参与三羧酸循环的关键酶，也是氧化磷酸化过程的重要电子载体，在植物响应各类胁迫中发挥着重要作用。鉴于H2S与SDH参与调控的生理过程有很大相关性，本文以模式植物拟南芥为实验材料，对H2S与SDH之间的关系进行了探索。结果表明，在AtSDH1-1-OE中，H2S的关键生成酶编码基因LCD和DES1大量表达，且H2S产率和含量较WT显著升高。SDH抑制剂TTFA处理导致活性氧(ROS)大量产生，幼苗根的伸长受到极显著抑制，根发育生长基因RHD2、TRH和SCN1表达下调；而同时进行生理浓度的NaHS(H2S供体)熏蒸，能够清除过量ROS,幼苗生长有所恢复。但在AtSDH1-1-OE中，施加HT(H2S清除剂)后的结果与TTFA单独处理WT类似，ROS大量产生，幼苗根长变短。H2S特异性荧光探针和非损伤微测技术NMT检测结果也显示，TTFA和HT诱导保卫细胞中H2O2增加，H2S则可以促使其排出。此外，H2S影响ATP合成相关基因表达，促使ATP大量产生；相应地，在AtSDH1-1-OE中施加HT处理，ATP含量显著降低。综上所述，SDH诱导植物H2S的内源产生，进而参与SDH调控植物体内能量代谢和ROS的产生过程，最终影响植株根的伸长。

• 单位
  生命科学学院; 山西大学