核黄素可通过生物合成、代谢与功能途径的多个环节,尤其是核黄素介导的氧化还原作用,影响植物防卫和生长发育.核黄素是一种新发现的植物抗病激发子,外源施用核黄素能够诱导植物对多种病害的抗性,启动不同于其它已知的抗病信号通路,但其机制仍不清楚。核黄素参与植物抗氧化及过氧化过程,从而影响氧化性损伤及后续过敏反应过程中活性氧的产生。活性氧是过敏性细胞坏死(hypersensitive cell death, HCD)的重要信号,能调节生长、抗病、抗虫、抗逆。另外,植物受不同诱导因子刺激后,迅速调动防卫反应机制,一旦有病原物侵染,植物可以快速、有效地进行防卫发应,这种现象称为“防御准备过程(priming) "。本研究的目的之一是实验阐释核黄素是否通过priming机制来诱导植物防卫反应。植物胼胝质(callose)是一种以β-1,3-键结合的葡聚糖,在植物的筛管代谢、配子体发育等生命活动中发挥着重要的调节作用,其合成、分解直接关系植物正常的生长代谢过程。当植物受到外界不良环境条件或强烈刺激,如机械损伤、高温等时,筛管内胼胝质会立即反馈调控筛管的正常生理过程,筛管分子内会迅速合成胼胝质,并沉积到筛板的表面或筛孔内,堵塞筛孔,以维持其他部位筛管正常的物质运输。一旦外界刺激解除,沉积到筛板表面或筛孔内的胼胝质则会迅速消失,使筛管恢复运输功能。此外,胼胝质除了参与植物正常的生长代谢过程,还与植物的抗虫,抗病等抗性作用密切相关。本研究的目的之二是实验研究胼胝质在植物抗虫过程中起到的重要作用.1外源核黄素诱导的引发抗病防卫反应依赖过氧化氢和NPR1基因近几年的研究表明,priming可能是植物诱导抗性的重要机制。拟南芥用核黄素处理后,致病相关基因PR-1和PR-2表达量明显增加,但苯丙氨酸解氨酶基因PAL1表达水平无明显变化.当拟南芥先用核黄素处理,再接种丁香假单胞番茄致病变种(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000)时,细胞防卫反应及防卫反应基因表达均比未处理时增强,同时诱发过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)的积累、胼胝质沉积和过敏性细胞死亡。用过氧化氢清除剂(catalase, CAT)处理拟南芥完全消弱了植物细胞和分子水平的防卫反应及其对病原菌的抗性.核黄素处理并接种病原菌时诱发的细胞防卫反应在水杨酸(salicylic acid, SA)、乙烯(ethylene, ET)、茉莉酸(jasmonic acid, JA)和脱落酸(abscisic acid, ABA)信号通路的突变体上可以产生,但在nprl突变体中消失。研究结果表明,外施核黄素使植物进入防御准备状态,接种病原菌后,植物体内积累高浓度的过氧化氢,并激发细胞防卫反应和相关基因的快速高强度表达以及对病原菌的抗性,这一过程依赖于过氧化氢和NPR1基因,但不依赖于SA、ET、JA和ABA信号通路。2核黄素引发抗病防卫信号传导机制研究为了证明外施核黄素是否导致体内氧化还原态的改变并且这一改变在引发抗病防卫反应中的作用,我们检测了核黄素处理拟南芥5 d内的氧化还原动态变化。结果发现,在0 h至5 d内,外源核黄素处理激发植物体内的ROS积累且在2 h达到高峰值,5 d后恢复到原来水平；我们通过3,3-二氨基联苯胺(diaminobenzine, DAB)染色、H2O2含量测定、百草枯(paraquat, PQ)敏感性测定,发现拟南芥经核黄素处理后体内氧化还原态改变,氧化态升高。植物喷施核黄素后再注射CAT,植物体内氧化态降低；而且5 d后接种P. syringae pv. tomato DC3000,植物体内没有出现细胞防卫反应,其抗病性与喷施核黄素植株相比显著降低,这表明,核黄素处理拟南芥后导致的还原状态的改变对核黄素诱导抗病性是必需的。3 Harpin诱导拟南芥胼胝质积累及对桃蚜抗性根据胼胝质与harpin性质的相关报道,我们猜想植物中胼胝质(callose)的多少是否与其抗虫能力有相关性以及harpin能否通过影响植物体内胼胝质的积累来达到抗虫的目的。本研究从此立足点出发,通过组织染色,RT-PCR,方差分析等技术手段研究野生型拟南芥Col-0与胼胝质突变体(atlg05570,at2g13680,at1g06490)的抗虫性、harpin处理的Col-0与空白对照的抗虫性以及harpin处理的Col-0植株后的胼胝质积累和三个胼胝质合成相关基因(AtIG05570,At2G13680,At1G06490)的基因表达量,达到研究的目的。结果发现拟南芥中胼胝质(callose)的积累量的多少与植株的抗虫能力呈正相关性；harpin能够通过影响植物体内胼胝质的积累来达到抗虫的目的。