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    3. 蘭大王鎖民:木栓質通過排鈉保鉀及限制水回流促植物耐鹽丨NMT植物耐鹽創新平臺

      來源: 旭月(北京)科技有限公司   2020-11-27   訪問量:375評論(0)

      NMT作為生命科學底層核心技術,是建立活體創新科研平臺的必備技術。2005年~2020年,NMT已扎根中國15年。2020年,中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學,正式打開歐洲市場。






      基本信息

      主題:木栓質通過排鈉保鉀及限制水回流促植物耐鹽

      期刊:Plant and Soil

      影響因子:3.259

      研究使用平臺:NMT植物耐鹽創新平臺

      標題:Aliphatic suberin confers salt tolerance to Arabidopsis by limiting Na+ influx, K+efflux and water backflow

      作者:蘭州大學王鎖、王沛


      檢測離子/分子指標

      Na+,K+


      檢測樣品

      擬南芥(WT和cyp86a1突變體)根,距根尖頂端600-800 μm的根表上的




      研究背景(來源:蘭州大學官網)


      土壤鹽漬化是嚴重制約植物生長和作物產量的主要非生物因素之一。耐鹽機制的研究有助于改良植物的抗逆性,對農牧業生產及生態環境的恢復具有重要意義。

      相對于鹽生植物,非選擇性的Na+吸收是大多數甜土植物對鹽敏感的重要原因,在根系內皮層細胞壁上,一類保護性屏障木栓質被認為在限制Na+吸收方面發揮著重要作用,但其作用機制尚不明確。王鎖民教授團隊聯合蘭州大學萃英講席教授、加拿大卡爾頓大學Owen Rowland教授團隊,發現模式植物擬南芥中根內皮層木栓質能限制Na+通過跨細胞途徑而非質外體途徑流入維管組織,同時減少水分和K+向土壤的回流,從而賦予植物較強的耐鹽性。




      離子/分子流實驗處理方法


      5周齡水培擬南芥,用50 mM NaCl處理7d




      離子/分子流實驗結果


      在對照條件下,野生型和cyp86a1突變體的根中有凈Na+內流,但在50 mM NaCl處理下,凈Na+流速轉為外排(圖1a-b)。當用50 mM NaCl處理時,cyp86a1突變體根中的凈Na+外排與野生型根中的Na+外排相比,顯著降低了38.5%(圖1b)。沒有NaCl處理時,野生型和cyp86a1均存在凈K+內流,盡管cyp86a1根中的K+內流速率比野生型低(圖1c-d)。NaCl處理在野生型和cyp86a1根中均引起K+外排,但加入50 mM NaCl后,cyp86a1根中的凈K+外排量比野生型中的K+外排量高1.96倍(圖1c-d)。

      圖1




      其他實驗結果


      • CYP86A1的敲除突變增加了擬南芥對鹽脅迫的敏感性。

      • NaCl誘導野生型植物中CYP86A1的表達和木栓化。

      • CYP86A1的突變改變了鹽脅迫下離子的積累。

      • cyp86a1根的其他陽離子的滲漏量均高于野生型植物的根。

      • cyp86a1中的質外體示蹤劑流量不超過野生型。

      • CYP86A1的突變改變了擬南芥根的滲透系數。




      結論


      與野生型植物相比,cyp86a1的脂肪族木栓質缺乏導致鹽脅迫下離子和水更容易穿過內皮層,更多的Na+通過跨細胞徑向轉運途徑進入中柱并最終到達葉片。這些額外的Na+對植物是有毒的,由于葉片K+的減少,增加了從根部通過細胞外屏障的外排,從而增強了毒性。




      離子流實驗使用的測試液


      0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH6.0



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