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安徽农大宛晓春:Cl-和氨基酸在K+缓解茶树干旱胁迫中的作用丨NMT水旱胁迫创新科研平台

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

基本信息

主题:Cl-和氨基酸在K+缓解茶树干旱胁迫中的作用

期刊:Functional Plant Biology

影响因子:2.617

研究使用平台:NMT水旱胁迫创新科研平台

标题:Chloride andamino acids are associated with K+-alleviated drought stress in tea (Camellia sinesis)

作者:安徽农业大学宛晓春、张显晨

 

检测离子/分子指标

NO3-,Cl-

 

检测样品

 

茶树叶肉组织

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

干旱是影响茶树产量和品质的主要限制因素之一。以前的研究有报告指出,K+的施用显着减轻了干旱对茶树造成的损害。然而K+缓解干旱胁迫的内在机制仍然不清楚。在我们的研究中,有两个截然不同的品种Taicha12(耐干旱)和Fuyun6(耐干旱)用于研究背后的内在机制K+缓解了茶树的干旱胁迫。在本研究中,我们与干旱下的茶树案例进行了比较:在外部K+供应下,干旱胁迫的茶树中发现较高的水和叶绿素含量,这证实了外部供应的钾离子在缓解干旱胁迫中的作用。我们还发现,充足的K+供应促进了Cl–Taicha12(耐干旱)的叶肉中的累积量高于Fuyun6(干旱敏感)的叶肉中的累积。此外,在“干旱”或“干旱+K+”条件下,Fuyun6中未检测到Gly,Cys,Lys和Arg。结果表明Arg和Val的外源供应显着减轻了干旱造成的阜云6的破坏,表明了它们的作用钾对缓解茶树干旱胁迫的作用。总的来说,我们的结果表明氯化物和氨基酸很重要茶树中与K+减轻干旱胁迫有关的化学成分。

 

 

离子/分子流实验处理方法

 

用10%PEG或10%PEG+5 mM KCl处理7天

 

 

离子/分子流实验结果

 

之前的研究表明,维持茶树叶肉中的K+与耐旱性密切相关在干旱耐受的Taicha12中,干旱诱导的叶肉K+外排显着低于对干旱敏感的Fuyun6。为了进一步确定哪些阴离子可能作为K+外排的反离子来保持电荷平衡,所以在干旱胁迫下检测了NO3-和Cl-的流速。在两个不同耐受性的茶树品种中,干旱刺激了第一个叶片的NO3-外排,而无论是否施用了K+,在两个茶树品种中,干旱诱导的NO3-外排均没有显着变化(图1a,b)。

然而,在这两个茶树品种中,干旱引起的叶肉Cl-外排是明显不同的。在Taicha12和Fuyun6中,干旱引起的叶肉细胞Cl-外排速率分别为1019.76(图2a)和1396.83 pmol cm-2s-1(图2b)。另外,施用外源 K+后,叶肉细胞的Cl-外排减少,表明在“干旱+K+的条件下,Taicha12的总Cl-外排量比Fuyun6的低(图2c)。

 

 

其他实验结果

 

  • K+的供应缓解了干旱胁迫下茶树相对含水量和叶绿素含量的降低

  • 在外源K+供应下,Taicha12的叶片苹果酸含量增加,Fuyun12中的柠檬酸含量降低。

  • 在三种处理下Fuyun6的葡萄糖、果糖和蔗糖含量无显著差异,干旱处理下Taicha12的葡萄糖和蔗糖含量高于对照条件下的含量。

  • 干旱胁迫后,Taicha12的氨基酸含量比Fuyun6高。

  • 施用Arg和Val显著缓解了干旱胁迫对Fuyun6的影响

 

 

 

结论

 

本研究发现,Cl-和氨基酸有助于K+缓解干旱胁迫对茶树的影响,而糖(葡萄糖、蔗糖和果糖)的代谢较为复杂。因此,为了进一步揭示其内在机制,可以利用转录组学和蛋白质组学等组学技术来确定K+增强茶树抗旱性的途径。

 

 

离子流实验使用的测试液

 

0.5 mM KCl, 1 mM CaCl2, pH 5.7

 

文章原文:https://www.publish.csiro.au/fp/FP19221

关键词:氨基酸,氯离子,干旱胁迫,钾离子应用,茶树