尿囊素减缓UVC对番茄植株的胁迫
编者注：2018 年 New Phytologist 上发表了一篇文章 Kin recognition in rice (Oryza sativa) lines，在水稻根系分泌物中有一种关键的化合物：尿囊素（allantoin, AT）—— 可以作为水稻品种间亲缘识别的关键物质。
这篇文章主要讲的是 AT 在作物非生物胁迫上的效应。
摘要
AT 能不能有效减缓 UVC 胁迫还没有报道。本研究报道了在番茄上 UVC 诱导的非生物胁迫的物理化学机制，包括 AT 导向的减缓策略。
UVC 胁迫抑制番茄植株生长和光敏色素的合成； 热图和 PCA 结果表明 UVC 胁迫下的毒性影响主要是由氧化损伤和渗透压稳态紊乱引起的； UVC 胁迫前用 AT 处理能够有效减缓胁迫危害； AT 能够有效减缓氧化损伤； 和胁迫前用 AT 处理相比，胁迫后用 AT 处理的情况下，保护作用减弱； UVC 胁迫前用 AT 处理是一种有效减缓 UVC 胁迫的有效方法，不止是在番茄上，别的作物上也可能是这样。
实验设计
首先是个预实验，找到最合适的 UVC 胁迫剂量，然后按照如下实验设计进行实验：
然后测定鲜重、干重、光敏色素含量等。
结果
1. AT 浓度选择与 UVC 胁迫剂量
上图 A 表示的是 UVC 胁迫对番茄植株生长的影响，可以看到 UVC 胁迫对番茄植株的影响呈现浓度效应。比较有趣的是 UVC 剂量达到 0.6W m 及以上时，番茄植株内的 AT 及尿囊酸盐的含量会急剧减少，但是在 0.3W m 时不会影响番茄植株体内的 AT 及尿囊酸盐含量。 因此，选择 0、0.6 及 1.2W m 作为后续的 UVC 胁迫剂量。
在选择合适的 UVC 胁迫剂量后，再对 AT 最适浓度进行筛选。通过浓度梯度实验后选择 10M 作为最适浓度（上图 B）。
2. AT 改善植株生长、水分关系和光敏色素含量
上图是 9 种不同的处理下相对生长速率（RGR）、茎秆鲜重（SFW）、根部鲜重（RFW）、茎秆干重（SDW）、根部干重（RDW）及几种叶绿素的含量情况。从上图可以看出 AT 处理后，几种指标和对照相比都在一定程度上增加了。因此，AT 能够有效改善植株生长及光敏色素含量等。
3. AT 减缓 UVC 胁迫对含水量等的影响
整体上看，UVC 胁迫对相对含水量、外表皮蜡质、蛋白含量、自由氨基酸含量、可溶性蛋白含量及可溶性碳水化合物的影响呈现出浓度效应。不管是 UVC 胁迫前还是胁迫后用 AT 进行处理，都能有效减缓 UVC 胁迫对番茄植株的影响；但是 UVC 胁迫前用 AT 处理的效果比胁迫后用 AT 处理的效果好。
4. AT 减弱 UVC 胁迫的氧化损伤
上图表示的是 9 种不同的处理下氧化相关的物质的变化情况。从整体上可以看出，UVC 胁迫后番茄植株体内与氧化相关的各类物质的含量都显著升高了，在 “NO AT” 这类情况下尤其明显。加了 AT 之后这些氧化相关物质的含量都有一定程度下降，但是挟迫前加 AT 比胁迫后加 AT 效果更明显。这表明 AT 能够有效减弱 UVC 胁迫对番茄植株的氧化损伤。
5. AT 促进非酶抗氧化剂状态及其次生代谢
上图从左到右从上到下分别表示的是谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、花青素、黄酮、 维生素 E 及酚类化合物的含量。除 维生素 E 外，其他几种物质在 UVC 胁迫后含量都会发生变化。胁迫前加 AT 处理的情况下这些物质含量都相应地升高了。
6. AT 调节内源性代谢物、信号分子、GST 及 PPO 活性
7. 聚类分析
最后将上述的这些物质进行热图绘制和 PCA 分析。比较有意思的是，UVC 胁迫前加 AT 和 UVC 胁迫后加 AT 分别与未加 AT 比较的情况下，这些物质都能聚成 3 个 cluster。而且，在热图中聚成 cluster 的物质在 PCA 图中也基本聚集在一起。
总结
文献信息
Title：Mechanistic Insight of Allantoin in Protecting Tomato Plants Against Ultraviolet C Stress
译名：尿囊素在保护番茄植物免受紫外线 C 胁迫中的作用机理
期刊：Planta
IF：3.4
链接：https://www.mdpi.com/2223-7747/10/1/11
通讯作者：Arafat Abdel Hamed Abdel Latef
主要单位：South Valley University
参考文献
[1] Yang X F, Li L L, Xu Y, et al. Kin recognition in rice (Oryza sativa) lines[J]. New Phytologist, 2018, 220(2): 567-578.