H2S在人类和动物生理活动过程中发挥重要作用,其作用的普遍性和多功能性已经引起研究工作者的关注。尽管H2S最早是作为一种有毒气体,但其作用已被人类认识和研究了 300多年。直到20世纪90年代中期,H2S才被证实是生物体内继NO和CO后另一种新型内源性气体信号分子。本文以水稻为实验材料,设置10℃低温胁迫处理和25℃常温对照,用含硫化氢供体,硫氢化钠(NaHS),处理水稻幼苗,检测其对水稻幼苗形态、亚细胞显微结构、生理生化及蛋白质表达的影响,以探究H2S缓解水稻低温胁迫的分子机制。主要研究结果如下:1、较低浓度(0.1～0.8 mmol/L)硫氢化钠处理能显著促进幼苗生长(包括株高、根长和生物量),增加叶绿素含量,促进净光合作用以及叶绿素光化学效率。同时,降低了幼苗叶片相对电渗率。然而,随着NaHS浓度的增加,水稻幼苗生长明显受到抑制。PCA分析表明处理组和对照间的明显差别,尤其是低浓度(0.1～0.8 mmol/L)NaHS处理组和对照,高浓度(1.6～3.2 mmol/L)NaHS处理组和对照之间呈现明显的变化。2、应用双向电泳技术(2-DE)检测分析了水稻幼苗经不同浓度H2S处理后,处理组相对于对照组的蛋白变化情况,通过质谱鉴定出32个表达变化在2倍以上的蛋白质。这些鉴定的差异蛋白质主要包括:光合作用相关蛋白(43%),能量代谢相关蛋白(9%),氧化还原平衡类蛋白(13%),蛋白质合成、折叠、加工与降解类蛋白(19%),信号转导类蛋白(3%),其他蛋白(13%)。这些被发现的蛋白质参与各种不同的细胞反应和代谢过程,这与蛋白的响应H2S处理后的表达和细胞生理变化有很大相关性。3、经过低温处理的水稻幼苗叶片窄小,略微卷曲,发黄,植株株高、根长和生物量均小于常温和常温/0.4 mmol/L NaHS处理组,而在低温的同时进行0.4 mmol/L NaHS处理则明显缓解这一现象。0.4 mmol/L NaHS能缓解低温胁迫对株高、根长、生物量的抑制作用,还能降低叶绿素含量的减少。4、低温和H2S同时处理,应用双向电泳共检测到126多个蛋白点,其中鉴定出上调的蛋白点共计11个,发生显著下调的蛋白点46个。低温胁迫下,水稻幼苗能量消耗增加,迫使果糖二磷酸醛缩酶、活性腺苷甲硫氨酸、苹果酸酶等蛋白显著上调;与此同时,核酮糖二磷酸羧化酶、铁氧化还原蛋白等光合作用相关蛋白表达量显著上调;出现温度诱导类脂质运载蛋白和冷激蛋白-1等特异蛋甶。基于上述结果,我们认为低温胁迫使水稻超氧自由基增加,光合作用降低,H2S通过调节植物体上述能量代谢相关蛋白、光合作用相关蛋白表达量的上升以及特异蛋白来应答低温胁迫,降低来自低温的伤害。这从分子水平上为H2S缓解水稻幼苗低温响应机制研究奠定了初步基础。