孫玉瑩 邱雪梅 葉芯妤 李忠光

（云南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 生物能源持續(xù)開(kāi)發(fā)利用教育部工程研究中心 云南省生物質(zhì)能與環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500）

近年來(lái)，關(guān)于硫化氫（Hydrogen sulfide，H2S）的研究已從毒性分子轉(zhuǎn)向信號(hào)作用，并已初步證實(shí)其在種子的萌發(fā)、植物的生長(zhǎng)、發(fā)育，以及響應(yīng)逆境脅迫中起著重要的信號(hào)作用［1-4］。植物中，H2S通過(guò)合成和分解途徑控制其在細(xì)胞中的動(dòng)態(tài)平衡。這些途徑中的關(guān)鍵酶包括L-/D-半胱氨酸脫巰基酶（L-/D-cysteine desulfhydrase，L/DCD）、亞硫酸還原酶（Sulfite reductase，SiR）、氰丙酸合成酶（Cyanoalanine synthetase，CAS）、O-乙酰絲氨酸硫醇裂解酶［O-acetylserine（thiol）lyase，OAS-TL］、碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）等（圖1）［1-4］。此外，為了維持動(dòng)態(tài)平衡，防止過(guò)多的H2S對(duì)細(xì)胞的毒害作用，植物中多余的H2S可以氣體的形式散失到空氣中［1-4］。

目前，一氧化氮（Nitric oxide，NO）也被認(rèn)為是植物中的重要第二信使，與H2S、氨氣（Ammonia，NH3）、一氧化碳（Carbone monoxide，CO）等一起被稱(chēng)為氣體信使［5-8］。這些氣體信使參與種子的萌發(fā)到植物的衰老的整個(gè)生理過(guò)程。在植物中，NO的動(dòng)態(tài)平衡也受多條途徑的調(diào)控，這些途徑包括氧化途徑和還原途徑。前者的關(guān)鍵酶包括NO合成酶（Nitric oxide synthase，NOS）類(lèi)似蛋白（Nitric oxide synthase-like proteins，NOSL）、多胺氧化酶（Polyamine oxidase，PAO）、多 胺 氧 化 還 原 酶（Polyamine oxidoreductase，POR）、黃嘌呤氧化還原酶（Xanthine oxidoreductase，XOR）等（圖2）［5-8］。還 原 途 徑的關(guān)鍵酶主要包括硝酸還原酶（Nitrate reductase，NR）、質(zhì)膜結(jié)合的亞硝酸：NO還原酶（Plasma membrane-bound nitrite：NO reductase，NiNOR）和NO形成亞硝酸還原酶（NO-forming nitrite reductase，NOFNiR）（圖2）［5-8］。

已有研究表明，信號(hào)分子H2S和NO在植物中存在交互作用，參與多種生理過(guò)程，如種子的萌發(fā)、根形態(tài)建成、氣孔運(yùn)動(dòng)、果實(shí)的成熟、耐逆性等［3，6-7］。但在這些生理過(guò)程中，有關(guān)H2S和NO交互作用的確切機(jī)理仍鮮見(jiàn)報(bào)道。本文根據(jù)H2S和NO的最新研究進(jìn)展，對(duì)二者的交互作用（化學(xué)反應(yīng)、作用于共同的靶分子、調(diào)節(jié)彼此代謝酶和其他信號(hào)途徑等）進(jìn)行了討論，以期待及推動(dòng)該領(lǐng)域的迅速發(fā)展。

1 H2S在植物中的穩(wěn)態(tài)

由于高濃度的H2S易與亞鐵離子結(jié)合，因此對(duì)含有亞鐵離子的蛋白質(zhì)（如細(xì)胞色素氧化酶、血紅蛋白、肌紅蛋白等）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，繼而抑制其活性和功能，從而表現(xiàn)出對(duì)細(xì)胞的毒害作用［1-4］。所以，同其他信號(hào)分子［如Ca2+、活性氧（Reactive oxygen species，ROS）和NO］一樣，H2S在植物細(xì)胞中必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保持其動(dòng)態(tài)平衡。通常，植物細(xì)胞中H2S的穩(wěn)態(tài)受合成和清除共同調(diào)節(jié)。H2S的合成有多條途徑，主要受關(guān)鍵酶LCD、DCD、SiR、CAS、OAS-TL等 的 調(diào) 節(jié)［1-4］。LCD、DCD和SiR分別以L-/D-半胱氨酸（L-/D-cysteine，Cys）和亞硫酸為底物，催化H2S的合成［1-4］。此外，CAS以L-Cys為底物，合成H2S，此途徑在合成H2S和氰丙酸的同時(shí)，清除細(xì)胞中過(guò)多的氰化氫（HCN）（圖1）［1-4］。研究也表明，植物中或通過(guò)氣孔從空氣中吸收的硫化羰（Carbonyl sulfide，COS）又稱(chēng)氧硫化碳、羰基硫，可被細(xì)胞中的碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2S（圖1）［9-10］，反應(yīng)式如下：

植物中清除H2S的主要方式是將其迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)榘腚装彼?，此過(guò)程主要由半胱氨酸合成酶（cysteine synthetase，CS，EC 4.2.99.8）來(lái)承擔(dān)。CS又稱(chēng)O-乙酰絲氨酸硫醇裂解酶（O-acetylserine（thiol）lyase，OAS-TL），此酶催化的是可逆反應(yīng)，在合成Cys的同時(shí)，也可以Cys為底物合成H2S（圖1）［1-4］。此外，植物體內(nèi)過(guò)多的H2S也可以氣體的形式散失到植物體外，從而維持細(xì)胞中H2S的動(dòng)態(tài)平衡［1-4］。研究表明，H2S也可與含有半胱氨酸殘基（巰基）的蛋白質(zhì)（Proteins，Pr）結(jié)合，對(duì)蛋白進(jìn)行一種新的翻譯后修飾——硫巰基化（S-sulfhydrylation，SSH），也稱(chēng)過(guò)硫化（Persulfidation，-SnH）［11-16］，從而調(diào)控其活性和功能。

圖1 植物中硫化氫（H2S）的動(dòng)態(tài)平衡

2 NO在植物中的穩(wěn)態(tài)

與其他信號(hào)分子一樣，過(guò)多的NO對(duì)植物細(xì)胞也有毒害作用，特別是當(dāng)它與超氧陰離子自由基（Superoxide radical，·O2-）結(jié)合后，產(chǎn)生的過(guò)氧亞硝酸根離子（Peroxynitrite，ONOO-）破壞作用更強(qiáng)，可使蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等生物大分子發(fā)生硝基化［5］。因此，維持植物細(xì)胞中NO的動(dòng)態(tài)平衡也很重要。植物中，NO的合成包括氧化途徑和還原途徑。氧化途徑合成NO的關(guān)鍵酶主要包括NOSL、PAO、POR和XOR［5-8］。NOSL以精氨酸（Argenine，Arg）為底物，氧化形成NO。NO合成酶（Nitric oxide synthase，NOS）是動(dòng)物體中合成NO的關(guān)鍵酶，此酶在植物體內(nèi)尚未完全證實(shí)。PAO和POR分別以多胺（Polyamines，PA）和羥氨（Hydroxylamine，HA）為底物，合成NO。此外，硝酸鹽/亞硝酸鹽在XOR的作用下，也可合成NO（圖2）［5-8］。

圖2 植物中一氧化氮（NO）的動(dòng)態(tài)平衡

3 H2S和NO的交互作用

在正常情況下，植物中H2S、NO和代謝保持動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)內(nèi)外因引發(fā)H2S信號(hào)或NO信號(hào)時(shí)，這種動(dòng)態(tài)平衡就會(huì)被打破，通過(guò)H2S和NO信號(hào)的交互作用（化學(xué)反應(yīng)、作用于共同的靶分子、調(diào)節(jié)彼此代謝酶和其他信號(hào)途徑等），引發(fā)新的信號(hào)途徑，建立新的動(dòng)態(tài)平衡（圖3）。

3.1 H2S與NO反應(yīng)

作為具有較強(qiáng)化學(xué)活性的H2S和NO，除了修飾上述所陳述的蛋白質(zhì)外，二者也可以發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生HSNO（Thionitrous acid）［22-23］。由內(nèi)外因子引發(fā)的H2S和NO信號(hào)，二者可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，削弱或消除H2S和NO信號(hào)；或?qū)⑦@兩種信號(hào)轉(zhuǎn)化為另一種信號(hào)HSNO，進(jìn)而轉(zhuǎn)換和完成信號(hào)傳導(dǎo)途徑，最終調(diào)節(jié)各種生理過(guò)程。研究表明，在NO供體硝普 鈉（Sodium nitroprusside，SNP）中 加 入H2S供體（NaHS），可降低NO的釋放量或阻斷NO的釋放，暗示H2S可能與NO發(fā)生直接的反應(yīng)。進(jìn)一步研究表明，H2S在生理pH條件下以H2S/-SH的反式磁酸/堿基對(duì)的形式存在，而NO具有順式磁性質(zhì)，因此，H2S和NO直接反應(yīng)的可能性不大，所以推測(cè)H2S和NO的反應(yīng)，相當(dāng)于硫醇和NO的直接反應(yīng)［22］。目前，研究顯示，在NO供體中加入H2S，可改變預(yù)期基于NO的生理功能，然而用HgCl2或CuCl2處理這些反應(yīng)混合物，會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽或NO，并恢復(fù)預(yù)期的生物學(xué)功能，暗示H2S和NO的反應(yīng)，可產(chǎn)生S-亞硝基硫醇、HSNO、HNO等中間產(chǎn)物［22-23］。用SNP和NaHS的混合物處理細(xì)胞，沒(méi)有增加環(huán)鳥(niǎo)苷酸單磷酸（cGMP）水平，這表明NaHS通過(guò)中間產(chǎn)物的形成阻斷了NO的釋放。此外，向這些細(xì)胞中添加HgCl2（促進(jìn)S-亞硝基硫醇分解生成硝酸鹽），可顯著提高cGMP水平，進(jìn)一步支持中間產(chǎn)物S-亞硝基硫醇存在的說(shuō)法［22-23］。

圖3 植物中硫化氫（H2S）和一氧化氮（NO）的交互作用

作為中間產(chǎn)物的S-亞硝基硫醇，能與H2S進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)［23-24］。GSNO與GSH混合，產(chǎn)生不同數(shù)量的亞硝酸鹽、N2O和NH3，且亞硝酸鹽和N2O的含量與GSH成正比，NH3的含量與GSH成反比。在有氧條件下，氧的存在可能會(huì)使NO氧化生成能夠與H2S反應(yīng)的亞硝化物質(zhì)，并形成作為中間產(chǎn)物的HSNO，HSNO進(jìn)一步反應(yīng)可以生成NO和HNO，可以恢復(fù)細(xì)胞中NO的含量，維持NO的動(dòng)態(tài)平衡和生物學(xué)功能［23］。此外，用H2S直接取代HSNO，可生成HNO和HSSH，這也有力的支持了中間產(chǎn)物HNO的存在［24］。H2S與過(guò)氧亞硝酸鹽反應(yīng)，可生成亞硫?；跛猁}（HS（O）NO），以此可作為NO供體。同時(shí)，H2S可與GSNO通過(guò)反硝化反應(yīng)生成HSNO，HSNO可進(jìn)一步生成NO和HNO，并且HSNO可自由地跨過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散，進(jìn)一步行使其信號(hào)功能［23］。

3.2 H2S和NO作用于共同的靶分子

除了發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，H2S和NO也可作用于共同的靶分子，特別是含有巰基和金屬離子的蛋白質(zhì)分子，對(duì)其巰基分別進(jìn)行硫巰基化和亞硝基化，繼而對(duì)蛋白質(zhì)分子，特別是酶蛋白的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，從而調(diào)節(jié)酶蛋白的活性，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換和傳遞［11-21］。在模式植物擬南芥中，蛋白組學(xué)的研究表明，大約2 330個(gè)蛋白（約占整個(gè)蛋白組的5%）可被硫巰基化修飾，927個(gè)蛋白可被亞硝基化修飾，可同時(shí)被硫巰基化和亞硝基化修飾的蛋白大約639個(gè)［11］。NO對(duì)蛋白質(zhì)的翻譯后修飾主要包括對(duì)含有半胱氨酸殘基的蛋白質(zhì)（如過(guò)氧化氫酶、抗壞血酸過(guò)氧化物酶、NADPH氧化酶等）和金屬蛋白（如鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶、血紅蛋白、順烏頭酸酶等）的亞硝基化和酪氨酸殘基的硝基化（nitration）（如鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶、O-乙酰絲氨酸硫解酶、鐵氧化還原蛋白-NADP氧化還原酶等）［17］。更深入的研究表明，H2S和NO可對(duì)硫代謝關(guān)鍵酶谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase，GS）、糖代謝關(guān)鍵酶甘油醛3-磷酸脫氫酶（Glyceraldehyde-3- phosphate dehydrogenase，GAPDH）、乙烯（Ethylene，ETH）代謝關(guān)鍵酶1-氨基環(huán)丙烷1-羧酸合成酶［1-（Aminocarbonyl）-1-cyclopropanecarboxylic acid synthetase，ACS］和1-氨基環(huán)丙烷1-羧酸氧化酶［1-（Aminocarbonyl）-1-cyclopropane- carboxylic acid oxidase，ACO］，以及活性氧（Reactive oxygen species，ROS）代謝關(guān)鍵酶過(guò)氧化氫酶（Catalase，CAT）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（Ascorbic acid peroxidase，APX）等進(jìn)行翻譯后修飾，繼而調(diào)控相應(yīng)的代謝過(guò)程［16-19］。

谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase，GS）是谷氨酰胺（Glutamine，Gln）合成的關(guān)鍵酶，可將谷氨酸（Glutamate，Glu）和氨（Ammonia，NH3）轉(zhuǎn)變?yōu)镚ln，繼而維持植物細(xì)胞中的Glu、Gln、NH3的動(dòng)態(tài)平衡［25］。H2S可對(duì)GS進(jìn)行翻譯后修飾，即硫巰基化，抑制其活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)硫代謝過(guò)程［17-20］。許多研究表明，Glu和NH3是植物體內(nèi)2種重要的第二信使，參與硫代謝和其他代謝過(guò)程。H2S信號(hào)的產(chǎn)生，可導(dǎo)致GS的抑制，繼而促進(jìn)Glu和NH3的積累，故將H2S信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镚lu信號(hào)和NH3信號(hào)2條信號(hào)通路［17-20，25］。Glu信號(hào)可通過(guò)與谷氨酸受體類(lèi)似蛋白（Glutamate receptor-like，GLR）結(jié)合，激活Ca2+通道，繼而將Glu信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镃a2+信號(hào)途徑［17-20，25］。NH3信號(hào)也可引發(fā)Ca2+信號(hào)級(jí)聯(lián)下游的生物學(xué)事件［25］。

GAPDH和磷酸丙糖異構(gòu)酶（Triosephosphate isomerase，TPI）是糖酵解的關(guān)鍵酶，前者催化3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)?，3-二磷酸甘油酸；后者主要催化磷酸二羥丙酮（Dihydroxyacetone phosphate，DHAP）向3-磷酸甘油醛（3-phosphoglycerate，PGA）的轉(zhuǎn)變，此反應(yīng)是可逆反應(yīng)［16］。H2S信號(hào)的引發(fā)，可導(dǎo)致GAPDH和TPI硫巰基化作用，繼而激活其活性，促進(jìn)糖酵解過(guò)程，從而減少或削弱另一個(gè)第二信使甲基乙二醛（Methylglyoxal，MG）的積累（MG是糖酵解代謝的副產(chǎn)物，特別是當(dāng)TPI和GAPDH活性受到抑制后，其積累尤為顯著），削弱MG信號(hào)途徑［17］。相反，NO可引發(fā)GAPDH亞硝基化，從而抑制其活性，阻礙糖酵解過(guò)程，引發(fā)MG信號(hào)。這些暗示H2S和NO在糖酵解過(guò)程中的交互作用，繼而調(diào)節(jié)MG信號(hào)途徑。同樣，蘋(píng)果酸脫氫酶（Malic dehydrogenase，MDH）、乙醇酸氧化酶（Glycolate oxidase，GOX）和乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase，LDH）的活性受H2S和NO調(diào)控，硝基化抑制MDH和GOX活性，而硫巰基化則激活MDH、丙酮酸脫氫酶（Pyruvate dehydrogenase，PDH）和LDH活性，從而推動(dòng)糖代謝過(guò)程［18］。

此外，ETH是重要的氣體信使，其代謝關(guān)鍵酶ACS和ACO也受H2S和NO調(diào)控。信號(hào)分子H2S和NO可競(jìng)爭(zhēng)ACS和ACO上的巰基，使其發(fā)生硫巰基化作用或亞硝基化作用后，抑制其活性，從而抑制的ETH的合成，削弱ETH信號(hào)途徑及相關(guān)的生理過(guò)程［19］。更有意思的是，已發(fā)生亞硝基化的靶蛋白（包括ACS和ACO），在H2S信號(hào)引發(fā)時(shí)，可將亞硝基化的ACS和ACO轉(zhuǎn)變?yōu)榱驇€基化的ACS和ACO，即基團(tuán)-SNO轉(zhuǎn)變?yōu)?SSH，同樣可起抑制這兩個(gè)酶活性的作用（圖3）［18-19］。

同樣，抗氧化酶CAT、APX、谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase，GR）、單脫氫抗壞血酸還原酶（Monodehydroascorbate reductase，MDHAR）、脫氫抗壞血酸還原酶（Dehydroascorbate reductase，DHAR）、過(guò)氧化還原蛋白（Peroxiredoxin，Prxs）、谷胱甘肽硫S-轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase，GST）、超 氧 化 物 歧 化 酶（Superoxide dismutase，SOD）、NADPH氧化酶（NADPH oxidase，NOX）等是植物細(xì)胞內(nèi)維持ROS動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)鍵酶，這些酶分別承擔(dān)ROS的清除和產(chǎn)生，從而維持細(xì)胞中的ROS平衡［16-17］。此外，這些酶活性仍然受信號(hào)分子NO的修飾。當(dāng)NO信號(hào)引發(fā)時(shí)，可導(dǎo)致這些酶發(fā)生亞硝基化。亞硝基化會(huì)抑制NOX和CAT活性，并激活A(yù)PX、GR、DHAR、MDHAR、SOD、GST和苯丙氨酸裂解酶（Phenylalanine ammonia-lyase，PAL）［18-19］。另 外，CAT、APX和NOX活 性 也 受H2S調(diào)控，硫巰基化抑制CAT和NOX活性，而激活A(yù)PX［11-16］。因此，H2S和NO通過(guò)轉(zhuǎn)錄后修飾（主要是硫巰基化和亞硝化）在維持植物細(xì)胞內(nèi)ROS穩(wěn)態(tài)中起著重要的作用。

此外，光合作用關(guān)鍵酶1，5-二磷酸核酮糖羧化/加 氧 酶（1，5-ribulose diphosphate carboxylation/oxygenase，Rubisco）和細(xì)胞凋亡關(guān)鍵酶半胱天冬蛋白酶（Metacaspase-9）的活性受NO的調(diào)控，亞硝基化可抑制二者的活性，從而減少植物的光合作用和細(xì)胞凋亡［19］。在小麥幼苗中，滲透脅迫可引發(fā)H2S信號(hào)，繼而提高甜菜堿醛脫氫酶（Betaine aldehyde dehydrogenase，BADH）的活性，進(jìn)一步提高甜菜堿的水平；而在玉米幼苗中，NO也可提高BADH活性，從而促進(jìn)幼苗中甜菜堿的積累，最終提高植物的耐逆性［26］。以上結(jié)果表明，在逆境脅迫下，NO和H2S都可激活BADH活性，合成甜菜堿，暗示BADH可能是NO和H2S共同作用的靶分子之一。

3.3 H2S和NO對(duì)彼此代謝酶的調(diào)節(jié)

3.3.1 H2S對(duì)NO代謝酶的調(diào)控 在黃瓜幼苗中，過(guò)量的硝酸鹽對(duì)黃瓜幼苗有毒害作用，這種毒害作用可被外源H2S處理所緩解，并且這種緩解作用可能與H2S觸發(fā)的MAPK/NO信號(hào)有關(guān)［27］。進(jìn)一步的研究表明，在番茄幼苗中，H2S可激活NR活性，繼而提高幼苗中NO水平，最終緩解過(guò)量的硝酸鹽對(duì)幼苗的毒害作用，而H2S清除劑HT則降低NR活性，從而導(dǎo)致NO含量的減少［28］，暗示H2S可調(diào)控NO產(chǎn)生酶NR的活性。此外，H2S可促進(jìn)大麥根部NO的積累，繼而通過(guò)調(diào)NO控離子平衡而緩解鹽脅迫傷害，而NO清除劑cPTIO則消除H2S對(duì)大麥耐鹽性脅迫的緩解作用［29］。最新研究表明，H2S可激活XOR活性，繼而提高內(nèi)源NO水平，最終調(diào)節(jié)生理過(guò)程［30］。這些實(shí)驗(yàn)暗示，H2S可通過(guò)調(diào)控NO代謝酶的活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)NO信號(hào)的調(diào)控。

在氣孔運(yùn)動(dòng)中，NO已被證實(shí)是H2S調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)的介導(dǎo)者。H2S供體NaHS和GYY4137處理，均可導(dǎo)致NO熒光水平小幅升高，表明這兩種H2S供體，可刺激保衛(wèi)細(xì)胞中NO的產(chǎn)生，或減少保衛(wèi)細(xì)胞中NO的清除，從而增加保衛(wèi)細(xì)胞中NO的含量［31］。更 重 要 的 是，當(dāng)NaHS或GYY4137與 脫落酸（Abscisic acid，ABA）同時(shí)處理時(shí)，其熒光強(qiáng)度明顯低于ABA的獨(dú)立作用，這表明NaHS或GYY4137可減少由ABA引起的NO的積累［31］。此外，H2S清除劑亞?；撬幔℉ypotaurine，HT）對(duì)NO的積累也有抑制作用［31］。

3.3.2 NO對(duì)H2S代謝酶的調(diào)控 正如上所述，L-/D-DES、SiR、CAS、OAS-TL、碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）和CS是H2S代謝的關(guān)鍵酶。活體研究表明，NO處理可提高玉米幼苗中的H2S合成關(guān)鍵酶LCD的活性，繼而提高玉米幼苗中H2S的水平，從而提高玉米幼苗的耐熱性［32］。類(lèi)似地，在H2O2誘導(dǎo)的玉米幼苗耐熱性形成中，H2O2首先引發(fā)NO信號(hào)，繼而誘導(dǎo)內(nèi)源H2S的產(chǎn)生，最終誘發(fā)耐熱性的形成［33］。這些暗示，在植物耐熱性形成中，H2S在NO的下游發(fā)揮其信號(hào)分子作用。

滲透脅迫下，在小麥幼苗中，NO處理幼苗，可增強(qiáng)LCD、DCD和OAS-TL活性，從而引起H2S含量的增加和Cys的動(dòng)態(tài)平衡［34］。此外，在滲透脅迫下，NO的積累可刺激下游信號(hào)分子H2S含量的增加，繼而激活細(xì)胞的氧化防御系統(tǒng)，即APX、GR、過(guò)氧化物酶（Peroxidase，POD）、SOD和CAT的活性，繼而降低氧化損傷［34］。

在鎘脅迫下，外源施加NO供體SNP或H2S供體NaHS，均能改善鎘脅迫下狗牙根的耐受性［35］。此外，NO誘發(fā)的內(nèi)源H2S的積累和鎘脅迫耐性被H2S合成抑制劑炔丙基甘氨酸（DL-propargylglycine，PAG）和清除劑HT所阻斷［35］。類(lèi)似地，NO清除劑2-（4-羥基-2-苯基-4，4，5，5-四甲基咪唑-1-氧基-3-氧 化 物（2-（4-carboxy-2-phenyl）-4，4，5，5-tetramethylinidazoline-1-oxyl-3-oxide，cPTIO）處理鎘脅迫的植株，內(nèi)源H2S含量明顯降低［35］。以上結(jié)果表明，在鎘脅迫耐性形成中，NO在H2S的上游發(fā)揮信號(hào)作用。

在番茄幼苗側(cè)根生長(zhǎng)的研究中，NO和H2S都參與番茄側(cè)根的生長(zhǎng)，而SNP與HT或PAG同時(shí)處理番茄幼苗，則抵消NO促進(jìn)的側(cè)根生長(zhǎng)。NaHS和cPTIO同時(shí)處理番茄幼苗，則不影響NaHS對(duì)側(cè)根生長(zhǎng)的促進(jìn)作用［36-37］。結(jié)果表明，H2S作用于NO的下游，促進(jìn)番茄幼苗的側(cè)根生長(zhǎng)。

此外，在氣孔運(yùn)動(dòng)中，ETH能提高LCD和DCD活性，進(jìn)一步提高模式植物擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞中的H2S水平，繼而激活NO合成關(guān)鍵酶NR的活性，從而提高保衛(wèi)細(xì)胞中的NO含量，最終導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉，暗示在氣孔運(yùn)動(dòng)中NO在H2S的下游發(fā)揮信號(hào)作用［38］。

3.4 H2S和NO調(diào)控其他信號(hào)途徑

除了上述化學(xué)反應(yīng)、作用于共同的靶分子和調(diào)節(jié)彼此代謝酶外，H2S和NO的交互作用也可通過(guò)調(diào)節(jié)其它的信號(hào)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。在對(duì)草莓幼苗耐熱性研究中，NaHS不僅可以誘導(dǎo)GSH和抗壞血酸（Ascorbate acid，AsA）合成酶基因的表達(dá)和對(duì)應(yīng)抗氧化劑含量的提高，也可觸發(fā)APX、CAT、SOD和GR的基因表達(dá)和對(duì)應(yīng)抗氧化酶活性的增加，緩解高溫脅迫下生物膜的過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛、H2O2和NO的積累，

繼而減少植株內(nèi)NO的含量，最終提高草莓幼苗對(duì)高溫脅迫的抵抗能力［39］，暗示H2S和NO可共同調(diào)控植物耐熱性形成途徑。研究也表明，在玉米幼苗和煙草細(xì)胞中，H2S和NO分別處理都可提高幼苗［32，40-41］和細(xì)胞［42］的耐熱性，并且這種耐熱性的獲得與抗氧化系統(tǒng)活力的增強(qiáng)密切相關(guān)，也進(jìn)一步支持H2S和NO可共同調(diào)控植物耐熱性形成途徑的猜想。此外，H2S和NO都可引發(fā)Ca2+、ROS、cAMP、MAPK等信號(hào)，進(jìn)一步調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育及響應(yīng)和適應(yīng)環(huán)境脅迫［27，43-46］。

4 展望

作為重要信號(hào)分子的H2S和NO，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)，起著重要的作用。在這些生理過(guò)程中，不僅涉及H2S和NO信號(hào)的獨(dú)立作用，而且涉及二者的交互作用。H2S和NO信號(hào)的交互作用常常表現(xiàn)為累加作用或拮抗作用。這種累加或拮抗作用，通常通過(guò)H2S與NO的反應(yīng)、作用于共同的靶分子、調(diào)節(jié)彼此代謝酶及其它信號(hào)途徑等來(lái)實(shí)現(xiàn)。H2S和NO信號(hào)的交互作用主要來(lái)源于活體試驗(yàn)和離體試驗(yàn)，但二者的交互作用在活體內(nèi)和離體條件下，是否完全一致，需要進(jìn)一步的證實(shí)。此外，H2S和NO信號(hào)的交互作用對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育及環(huán)境脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)的生理生化及分子機(jī)理，有待于進(jìn)一步闡明。再者，隨著組學(xué)（包括基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組和表型組等）和測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，H2S、NO及二者的交互作用引發(fā)的轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組和表型組的響應(yīng)，需要進(jìn)一步的解析。雖然許多研究表明，H2S和NO可通過(guò)多條途徑發(fā)生交互作用，但由于信號(hào)途徑的復(fù)雜性和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的形成，信號(hào)分子之間的交互作用在不同植物、不同植物器官類(lèi)型、不同環(huán)境條件下、不同的信號(hào)強(qiáng)度，以及植物的不同環(huán)境經(jīng)歷，可能表現(xiàn)不同的累加或拮抗效應(yīng)，這些仍需進(jìn)一步剖析。