硫化氢（H2S）是一种气态介质，在植物生长和胁迫反应中起着多种作用。然而，硫化氢在植物对铝（Al）胁迫反应中的调节作用仍然难以捉摸。浙江大学环境与资源科学学院林咸永教授团队在Sci Total Environ发表了题为“Sodium hydrosulfide alleviates aluminum toxicity in Brassica napus through maintaining H2S,ROS homeostasis and enhancing aluminum exclusion”的研究论文，为硫化氢信号在入侵植物物种适应中的作用提供了更深入的了解。


Unisense硫化氢微电极系统的应用


应用了unisense氧微电极和pH微电极和硫化氢电极，所使用的氧微电极尖端直径都为100微米，硫化氢电极尖端直径为50微米，pH电极的尖端直径为50微米，通过使用自动马达设备与微电极联用测试了硫化氢在油菜幼苗铝胁迫反应中的作用因其局部浓度和持续时间差异性。

图1工作模型


该研究施用20uM的NaHS（H2S供体）或0.2 mM的次金（HT，H2S清除剂）显著减轻了铝胁迫（150uM）对油菜根系生长的抑制。暴露于Al 6小时后，由于半胱氨酸（83.73%）、L-半胱氨酸脱硫水合物（LCD，92.32%）和氰基丙氨酸合酶（CAS，11.23%）的升高，以及O-乙酰-L-丝氨酸（硫醇）裂解酶（OAS-TL，15.13%）的抑制，导致显著的硫化氢积累，此后维持高水平。


添加HT显著清除了铝胁迫引起的硫化氢长期积聚。外源NaHS通过增加OAS-TL活性（34.99%）和抑制LCD活性（25.72%）以及半胱氨酸水平（39.53%）来维持硫化氢稳态。此外，外源NaHS通过提高抗氧化酶活性（SOD 26.27%，POD 28.62%，CAT 400.5%和APX 92.68%）和脯氨酸含量（19.85%）来减轻氧化损伤。它还通过降低PME活性（24.64%）和促进果胶甲基化（16.74%）来减少根细胞壁铝的积累（20.52%）。


当添加HT时，观察到类似的缓解作用。这些结果表明，硫化氢在油菜幼苗铝胁迫反应中的作用因其局部浓度和持续时间而异。长时间的高硫化氢排放可能导致铝毒性，而适度的外源性硫化氢通过控制硫化氢和ROS的积累以及通过补充抗氧化剂库和促进果胶甲基化来增强铝排斥，从而提高铝耐受性。因此，进一步研究如何协调内源性硫化氢水平并提高植物的抗逆性非常重要。