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低温是影响植物生长发育的关键因素。而一些植物中的叶绿素前体5-氨基乙酰丙酸则被我们广泛用于提高植物耐寒性。
然而，H之间的相互作用2O2参与5-氨基乙酰丙酸诱导的植物对低温胁迫的抵抗力的细胞氧化还原信号传导在很大程度上仍然未知。
在这里，5-氨基乙酰丙酸在感知和调节番茄植株低温诱导氧化应激中的作用，以及过氧化氢和细胞氧化还原状态。
一，植物培养和实验设计
本次研究以对低温胁迫敏感的番茄植株为研究对象。并且将种子放在28°C的培养皿中发芽，并添加培养皿衬有湿润的滤纸。
然后将发芽的种子播种在充满泥炭，珍珠岩和蛭石混合物的1孔板中，并在西北农林大学的受控环境温室中生长。
当第四片真叶完全展开时，在将幼苗移植到含有相同混合培养基的10cm×10cm，每盆一株幼苗的塑料盆中。
之后再将植物置于生长室中，温度为25°C/18°C，相对湿度为65%±5%，光周期为10.5h光合光子流密度，350μmol·m− 2s− 1
+1.5小时/12小时。
放置生长室同时，需将每株植物每隔两天用100mL蒸馏水灌溉一次，每隔一次用100mL浓度的50%Hoagland营养液施肥。实验开始于第五片真叶完全展开，处理共分析45株植物。
于是为了探究5-氨基乙酰丙酸对植物耐低温性的影响，我们首先向番茄植株喷洒蒸馏水或0、1、5、10、25、50或100mg·L− 15-氨基乙酰丙酸解决方案。
然后在将每株植物在夜间前6.1小时用5mL5-氨基乙酰丙酸溶液或蒸馏水在两侧处理，并加入几滴表面活性剂以增强附着力。
15小时后，对照植物仍处于前面提到的正常条件下，而其他植物则在与前面提到的相同光照和湿度条件下承受8°C/24°C的低温。
在经过6小时，我们通过测定净光合速率、丙二醛含量和相对电导率的变化来评估胁迫耐受程度，随后再测定植物生长指数。
与上述处理时间和条件相同的条件下，将过氧化氢测定蒸馏水或25mg·L− 1正常条件下的5-氨基乙酰丙酸或低温。
再将25毫克·L− 15-氨基乙酰丙酸用于以下实验。以达到最好的状态来研究H的影响2O2在5-氨基乙酰丙酸诱导的植株上，用蒸馏水或25mg·L− 1正常情况下的5-氨基乙酰丙酸。
确定H的作用2O2、原型谷胱甘肽和抗坏血酸在ALA诱导的低温氧化应激耐受性中，用5 mM二甲基硫脲，100μM二苯碘。
另外DPI，氧化爆发和NADPH氧化酶的抑制剂，也可产生H2O2 ，1mM丁硫氨酸亚砜亚胺或1mM吖啶黄素。
8 h后，喷洒叶片25 mg·L− 1阿拉，5毫米米高2O2 ，5 mM 原型谷胱甘肽，或 1 mM 抗坏血酸。十二小时后，植物暴露在低温下。低温24 h后，测定MDA含量和REC。
此外，我们应用化合物抑制剂进一步检查了H2O2、原型谷胱甘肽和抗坏血酸，具有与上述相同的处理和指数测量。
二，5-氨基乙酰丙酸浓度对低温胁迫下番茄膜脂质过氧化、Pn及生长的影响
作为一种经济上重要的作物，西红柿被广泛种植。然而，作为一种热带和亚热带植物，番茄植株的生长、发育和生产也受到低温大约0°C-15°C的负面影响。
我国冬早春保护栽培番茄生产过程中普遍存在低温大概8°C-15°C，因此，在这种温度的培育下，严重制约了西红柿的正常生产。
因此，植物使用一系列机制感知和防御低温，包括基因表达，氧化还原状态和复杂信号传导的调节。超过耐寒极限，活性氧会过度积累。
活性氧包括羟基自由基、超氧阴离子、单线态氧和过氧化氢。
作为强氧化剂，高水平的活性氧具有有害作用，导致DNA损伤，脂质过氧化，蛋白质变性，光合作用下降，酶活性障碍和细胞死亡。
因此，保持中等水平的活性氧对于防止各种非生物和生物胁迫至关重要。在活性氧生成和去除之间保持微妙的平衡对植物很重要，这主要是通过抗氧化防御系统完成的。
主要的抗氧化防御系统涉及抗坏血酸-谷胱甘肽循环，它由两种主要的非酶抗氧化剂。
还原型谷胱甘肽和抗坏血酸和四种酶抗坏血酸过氧化物酶，单脱氢抗坏血酸还原酶，脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶组成。
与这四种酶一起，型谷胱甘肽和抗坏血酸通过自发生化反应减少活性氧。此外，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶在抗氧化系统中也起着关键作用。
然而，中度氧化应激和氧化信号传导对于维持植物生长发育也是必不可少的。
例如，过氧化氢由呼吸道爆发氧化酶同系物1基因编码的NADPH氧化酶产生，在番茄植株对氧化应激的反应中起关键作用。
除此之外，活性氧还可以诱导具有保护功能的基因组的调节，并与脱落酸，赤霉素，水杨酸，茉莉酸和乙烯等内源性植物激素串扰，以调节氧化应激下植物的保护反应。
5-氨基乙酰丙酸是所有四吡咯化合物的必需生物合成前体，也可以通过抗氧化酶和抗氧化剂维持中等的活性氧水平。
然而，很少有研究关注过氧化氢以及5-氨基乙酰丙酸诱导的植物在低温下抗氧化应激中的细胞氧化还原信号传导。
三，外源性5-氨基乙酰丙酸诱导对番茄植株低温诱导的氧化应激的防御
许多研究表明，应用高浓度的5-氨基乙酰丙酸可以诱导游离四吡咯的产生，例如原叶绿素。同时，游离四吡咯产生高活性单线态氧，这是严重氧化应激的触发因素。
相比之下，低浓度的5-氨基乙酰丙酸减轻了许多作物的氧化链，如辣椒，大豆，甜瓜和油菜。
因此根据本次分析结果表明，低温通过产生超氧阴离子转换为过氧化氢，而用5-氨基乙酰丙酸进行预处理减轻了低温应激造成的氧化损伤。
值得注意的是，5-氨基乙酰丙酸对应对氧化胁迫和改善植物生长的影响在浓度高于或低于25mg·L− 1。
这可能是由于5-氨基乙酰丙酸的双重作用导致过量游离四吡咯的活性氧积累，或通过抗氧化去除活性氧，这表明5-氨基乙酰丙酸对植物的作用方式是剂量依赖性的。
虽然积累游离四吡咯的植物可诱导光氧化损伤。然而，没有证据表明5-氨基乙酰丙酸直接清除了活性氧，而这些活性氧包括超氧阴离子和过氧化氢。
5-氨基乙酰丙酸对活性氧的减少可能取决于抗氧化系统的反应。
超氧阴离子可以快速转换为过氧化氢通过SOD，然后可以转换为H2O或O2通过原型谷胱甘肽和抗坏血酸再生循环和CAT。
四，抗坏血酸-原型谷胱甘肽循环在低温氧化应激防御中起关键作用
而根据本文分析研究中，与未经处理的低温胁迫植物相比，原型谷胱甘肽和抗坏血酸水平以及参与抗坏血酸-原型谷胱甘肽循环和SOD的一些关键酶的活性呈现显著增加。
不过CAT的活性仅略有增强，除此之外，它们还在低温下5-氨基乙酰丙酸处理MDHAR的活性呈现显著降低。
根据这些结果表明，超氧阴离子减少到过氧化氢SOD，然后被CAT和5-氨基乙酰丙酸诱导的抗坏血酸-原型谷胱甘肽循环清除。
以抗坏血酸为底物，APX发挥了直接作用，抗坏血酸再生主要是通过DHA到抗坏血酸的DHAR活性增加而不是MDHAR的催化。
根据最后的结果表明，5-氨基乙酰丙酸诱导的抗坏血酸-原型谷胱甘肽循环消除了过量的过氧化氢在低温下的番茄植株中。
众所周知，活性氧在调节植物信号传输方面起着关键作用。5-氨基乙酰丙酸诱导的RBOH1表达上调引起过氧化氢正常条件下的产生。
表明5-氨基乙酰丙酸可能通过密集的H诱导植物感知和自我保护机制2O2信号传导，随后减轻了低温下的氧化应激。
五，谷胱甘肽和抗坏血酸氧化还原状态对低温氧化应激感知和耐受性至关重要
关于过氧化物代谢及其再生，原型谷胱甘肽和抗坏血酸是相互依存的。我们的研究表明，用原型谷胱甘肽和抗坏血酸处理可诱导西红柿在低温下对氧化应激的耐受性。
而用AF和BSO预处理在很大程度上阻断了5-氨基乙酰丙酸诱导的对氧化应激的抵抗力。
细胞原型谷胱甘肽和抗坏血酸是参与防御活性氧的还原剂，已知会影响信号传导强度，以及将环境应激信息传递到各自的靶标。
因此，5-氨基乙酰丙酸预处理可能通过过氧化氢信号传导和与其他信号化合物，如原型谷胱甘肽和抗坏血酸之间的相互作用，以诱导低温下的抗氧化应激。
原型谷胱甘肽是细胞内活性氧信号传导的递质，抗坏血酸池和高抗坏血酸和DHA比率通过原型谷胱甘肽氧化还原循环及植物激素和基因表达在活性氧信号传导中起次要作用。
根据最后的结果表明，原型谷胱甘肽和抗坏血酸的增加对过氧化氢-诱导对低温诱导的氧化应激的耐受性。
六，强化过氧化氢、5-氨基乙酰丙酸以感知低温下的氧化应激和随后的抗性
综合起来，强化过氧化氢、5-氨基乙酰丙酸预处理诱导的信号传导可以介导谷胱甘肽和抗坏血酸的氧化还原状态，以感知低温下的氧化应激和随后的抗性。
此外，原型谷胱甘肽和抗坏血酸可能与H相互作用2O2信号传导和其他植物激素，诱导一系列相关基因表达，从而增强番茄植株在低温下的抗氧化能力。
外源5-氨基乙酰丙酸通过抗氧化系统缓解了番茄植株低温诱导的氧化应激，最有效5-氨基乙酰丙酸浓度为25mg·L− 1.在正常情况下。
5-氨基乙酰丙酸预处理可能通过升高的H诱导初始植物感知和信号传导2O2信号传导。
通过谷胱甘肽和抗坏血酸氧化还原信号激活防御机制，诱导植物在低温下抵抗氧化应激。
七，总结
此外，谷胱甘肽和抗坏血酸氧化还原信号可能与过氧化氢调节保护性反应。适当浓度的ALA通过抗氧化系统缓解了番茄植株中低温诱导的氧化应激。
最有效浓度为25 mg·L− 1.结果表明，H2O2在正常条件下由外源性ALA诱导至关重要，可能是感知和信号传递的第一步，从而提高原型谷胱甘肽和抗坏血酸的比例。
然后原型谷胱甘肽和抗坏血酸可能与H相互作用2O2信号传导，导致番茄植株在低温下的抗氧化能力增强。