新型气体信号分子h2s在植物中的研究进展

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1、新型气体信号分子H2S在植物中的研究进展　　摘要：硫化氢（hydrogensulfide，H2S）是新近发现的一种多功能气体信号分子，最初认为其对植物有害，但近期研究表明，低浓度的H2S可对植物的生长发育及外界逆境胁迫响应产生多方面的积极影响。本文综述了H2S在植物体内的产生途径及其生理功能，包括对离子、盐、干旱、逆温等非生物胁迫的响应及对气孔运动、生长发育、种子萌发等生理过程的调控，并对其研究前景进行了展望。　　关键词：硫化氢；气体信号分子；非生物胁迫；植物　　中图分类号：S184文献标识号：

2、A文章编号：1001-4942（2016）09-0151-07　　AbstractHydrogensulfide（H2S），arecentdiscoveredgassignalmoleculewithmultifunction，haslongbeenconsideredasaphytotoxin.WhilerecentresearchesindicatedthatH2Splayedmanypositiveeffectsonplantphysiologicalprocessesandtheacqu

3、isitionofplantstresstoleranceatlowconcentration.Inthispaper，thegenerationofH2Sanditspotentialphysiologicalfunctionsweresummarized，includingmediatingtheresponsestoabioticstresses，suchasion，salt，drought，heatingandlowtemperature，andmediatingstomatalmove

4、ments，plantgrowthanddevelopment，andseedgermination.Itsfutureprospectswerealso13presented.　　KeywordsHydrogensulfide；Gassignalmolecule；Abioticstress；Plant　　硫化氢（hydrogensulfide，H2S）作为一种无色易燃有臭鸡蛋气味的气体，长久以来被认为危害动植物的生长和发育，但最近医学方面的研究表明，H2S作为重要的信号分子，在调控动物和人体神

5、经系统、消化系统以及心血管系统方面具有重要功能[1，2]。在植物中，H2S的相关研究开展较晚但进展迅速。研究证实，在低浓度下，H2S可作为一种多功能的气体信号分子促进植物的生长发育并调控其对外界生物及非生物胁迫的响应[1]。随着研究的进一步深入，H2S的诸多新功能及其引发的生理效应逐渐引起人们的关注，被认为是继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第三种内源性气体信号分子[3]。目前，H2S已成为生物学研究的热点之一。本文对H2S在植物中的最新研究进展进行了综述，以深入探讨H2S的相关作用机制

6、。　　1H2S的性质　　H2S是一种具有臭鸡蛋刺激性气味的无色可燃有毒气体，分子量为34.09，密度为1.19，沸点是-60.3℃，熔点和冻结点分别为-82.3℃和-86.0℃[4]。H2S是一种水分子的硫类似物，可以通过一系列的氧化反应形成SO2、硫酸及其他硫化合物[1]。温度会影响H2S的溶解度，在室温（20℃）下，1gH2S可溶解于242mL水、94.3mL无水乙醇或48.5mL乙醚。37℃13下H2S可溶于水中成为解离常数（pKa）为6.76的弱酸，既可以解离成H+和HS-，又可以解离成

7、H+和S2-，水解平衡反应为H2SH++HS-2H++S2-[1]。H2S具高度亲脂性，可以自由通过细胞膜，也相对容易从溶液中蒸发，但是离子态的HS-不能自由通过细胞膜[1，5]。　　2植物中H2S的产生　　作为一种内源性的气体信号分子，H2S在黄瓜、南瓜、大豆、棉花等很多植物中都可检测到[1]。当植物叶片喷施过量的硫源，如硫酸盐、亚硫酸盐、半胱氨酸或SO2等，或当根系遭受机械伤害时，H2S的产生量大大增加；相比老叶，嫩叶可释放更多H2S[6]。　　植物内源H2S的来源主要有：通过半胱氨酸脱巯基

8、酶催化半胱氨酸降解生成H2S、丙酮酸盐和NH3；也可以通过叶片吸收大气中的H2S；或者在亚硫酸盐还原酶的作用下，将SO32-直接还原生成H2S；硫酸盐、亚硫酸盐、半胱氨酸、SO2和以羰基相连的含硫化合物均可作为H2S合成的底物[7]。研究表明，植物中半胱氨酸合成和降解酶类，如O-乙酰基-L-丝氨酸（硫醇）裂解酶（O-acetyl-L-serine（thiol）lyase，OAS-TL）、L-半胱氨酸脱巯基酶（L-cysteinedesulfhydrase，L-CD）和3-巯基丙酮酸硫基转移酶（3