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北林：NMT發(fā)現(xiàn)NO促Pb吸收并誘導(dǎo)Ca2+流紊亂 為NO增強(qiáng)Pb毒性
基本信息
主題：NMT發(fā)現(xiàn)NO促Pb吸收并誘導(dǎo)Ca2+流紊亂 為NO增強(qiáng)Pb毒性的機(jī)制研究提供證據(jù)
期刊：Plants
影響因子：2.632（2019年）
研究使用平臺(tái)：NMT重金屬創(chuàng)新平臺(tái)
標(biāo)題：Nitric Oxide Enhances Cytotoxicity of Lead by Modulating the Generation of Reactive Oxygen Species and Is Involved in the Regulation of Pb2+ and Ca2+ Fluxes in Tobacco BY-2 Cells
作者：北京林業(yè)大學(xué)荊艷萍、武佳葉、張?jiān)?/span>
檢測離子/分子指標(biāo)
Pb2+、Ca2+
檢測樣品
4日齡BY-2細(xì)胞
鉛是已知對(duì)動(dòng)植物都有毒害作用的重金屬。據(jù)報(bào)道，一氧化氮（NO）參與植物對(duì)不同重金屬脅迫的響應(yīng)。本研究分析了外源和內(nèi)源NO在鉛誘導(dǎo)煙草BY-2細(xì)胞毒性中的作用，使用非損傷微測技術(shù)（NMT）重點(diǎn)研究了NO在活性氧（ROS）生成以及Pb2+和Ca2+流速中的作用。Pb處理誘導(dǎo)BY-2細(xì)胞死亡并迅速產(chǎn)生NO和ROS，而NO爆發(fā)發(fā)生早于ROS積累。2-4-carboxyphenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide（cPTIO）消除NO導(dǎo)致ROS減少，硝普鈉（SNP）補(bǔ)充NO導(dǎo)致ROS積累增加。此外，外源NO的加入刺激了Pb2+的內(nèi)流，從而促進(jìn)了細(xì)胞對(duì)Pb的吸收，加重了Pb對(duì)細(xì)胞的毒性，而去除內(nèi)源性NO則產(chǎn)生了相反的作用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，外源性和內(nèi)源性NO均增強(qiáng)Pb誘導(dǎo)的Ca2+外排和鈣穩(wěn)態(tài)紊亂。這些結(jié)果表明，外源和內(nèi)源性NO通過促進(jìn)Pb2+的內(nèi)流和積累，干擾鈣穩(wěn)態(tài)，在Pb脅迫誘導(dǎo)的BY-2細(xì)胞死亡中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。
離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理
1、250 μM Pb(NO3)2處理BY-2細(xì)胞10 h
2、250 μM Pb(NO3)2+0.5 μM SNP處理BY-2細(xì)胞10 h
3、250 μM Pb(NO3)2+100 μM cPTIO處理BY-2細(xì)胞10 h
4、0.5 μM SNP、100 μM cPTIO實(shí)時(shí)處理
本研究用250 μM Pb (NO3)2處理4日齡煙草BY-2細(xì)胞，立即用NMT測定Pb2+流速。250 μM Pb (NO3)2處理后，Pb2+內(nèi)流速率恒定，平均值為70.40±2.70 pmol cm-2·s-1（圖1A）。添加0.5 μM SNP后，Pb2+內(nèi)流顯著增加，達(dá)到160.56±32.83 pmol cm-2·s-1，顯著增加128.06%。與單獨(dú)Pb處理相比，100 μM cPTIO處理顯著抑制了Pb2+的內(nèi)流，甚至出現(xiàn)6.75±0.85 pmol cm-2·s-1的Pb2+凈外排（圖1A, B）。這些結(jié)果表明，在短時(shí)間內(nèi)，SNP或cPTIO的存在顯著改變了Pb (NO3)2處理下的的Pb2+流速。
圖1. Pb脅迫下施用SNP和cPTIO前后NO對(duì)煙草BY-2細(xì)胞Pb2+流速的影響。正值代表Pb2+外排，負(fù)值代表Pb2+內(nèi)流。
圖2. 不同處理10 h后NO對(duì)煙草BY-2細(xì)胞中Pb2+流速的影響。正值代表Pb2+外排，負(fù)值代表Pb2+內(nèi)流。
圖3. 不同處理10 h后NO對(duì)煙草BY-2細(xì)胞中Ca2+流速的影響。正值代表Ca2+外排，負(fù)值代表Ca2+內(nèi)流。
如圖4所示，Pb脅迫誘導(dǎo)了Pb2+的內(nèi)流以及ROS和NO的產(chǎn)生。Pb脅迫誘導(dǎo)的外源和內(nèi)源NO作用于ROS上游，促進(jìn)煙草BY-2細(xì)胞內(nèi)ROS的積累和隨后的細(xì)胞死亡。外源NO和內(nèi)源NO均能增強(qiáng)煙草BY-2細(xì)胞對(duì)Pb的毒性，其機(jī)制可能與NO能刺激Pb2+內(nèi)流，從而促進(jìn)Pb的吸收，加重Pb誘導(dǎo)的BY-2細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)有關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)會(huì)使大家對(duì)植物細(xì)胞中NO潛在的Pb細(xì)胞毒性機(jī)制有了更好的認(rèn)識(shí)。
測試液
Pb2+：0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.25 mM Pb(NO3)2, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8
Ca2+：0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8
儀器采購信息
據(jù)中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解，北京地區(qū)的北京林業(yè)大學(xué)于2009年采購了美國揚(yáng)格公司的非損傷微測系統(tǒng)
關(guān)鍵詞：NO；Pb2+；流速；穩(wěn)態(tài)；Ca2+；煙草BY-2細(xì)胞