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感谢本文一作，中国农科院烟草研究所张彦博士校稿

 

基本信息

主题：NMT发现与红花烟草相比黄花烟草根系吸镉速率更大推测其具备土壤修复潜力

期刊：Physiologia Plantarum

影响因子：4.148

研究使用平台：NMT烟草品质创新平台

标题：Comparative transcriptome combined with biochemical and physiological analyses provide new insights toward cadmium accumulation with two contrasting Nicotiana species

作者：中国农科院烟草研究所刘海伟、张彦、石屹、晁江涛

 

检测离子/分子指标

Cd²⁺

 

检测样品

烟草根，距根尖顶端0、200、500、800、1100、1400、1700、2000 μm 根表上的点。

 

中文摘要

       众所周知，镉（Cd）是环境中毒性很大的重金属元素之一，对动植物的生长造成严重伤害。本研究对CdCl₂处理后的黄花烟草（Nicotiana rustica）和红花烟草（Nicotiana tabacum）进行了生理、生物化学和转录组分析，以了解Cd积累的潜在分子机制。结果表明，黄花烟草的干重高于红花烟草。此外，与红花烟草相比，黄花烟草的根部积累更高的Cd浓度（69.65倍）、Cd²⁺内流速率（1.32倍），具备较高的谷胱甘肽S-转移酶（GST）酶活性（2.54倍）、GSH/GSSG（GSH的氧化形式）比率、超氧化物歧化酶和CAT活性以及较低的H₂O₂和超氧化物（O₂^•-）积累。Cd主要分布在两个物种的细胞质中，而在黄花烟草中，Cd在细胞壁中分布比例很大。此外，转录组分析显示，Cd处理后在黄花烟草的叶片和根部分别有173个和710个差异表达基因（DEGs），而在红花烟草的叶片和根部分别发现了576和1543个差异基因。在黄花烟草中，苯丙素生物合成和苯丙氨酸代谢是最明显的富集通路，而在红花烟草中，GSH代谢、ATP结合盒超家族转运蛋白和苯丙素生物合成是最明显的富集通路。最后，研究发现与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs是Cd积累的主要原因。这些结果表明，黄花烟草比红花烟草积累更高的Cd含量，在相同的Cd处理条件下，不同物种有不同的响应机制。本研究中确定的DEGs可能有利于确定与Cd调控有关的基因或途径，明确与Cd积累有关的重要调控因子。

 

离子/分子流实验处理

50 μM CdCl₂处理24 h

 

离子/分子流实验结果

       为了了解两个物种是否具有不同的根部吸收Cd的能力，用非损伤微测技术（NMT）来研究50 μM CdCl₂处理下根部的Cd²⁺流速。通过对距离根尖顶端0~2000 μm区域的8个点进行测量，发现50 μM CdCl₂处理可在这一区域内引起稳定的Cd²⁺内流（图1）。这两个物种表现出相同的流速变化趋势。与根尖（0 μm）的流速相比，流速在200 μm处首先增加，然后在500 μm处迅速减少，在随后的点上又慢慢增加（图1）。研究选择了距离根尖500 μm处进行后续的检测，因为在该位点可以观察到强烈的Cd²⁺流速。两个物种之间存在着显著的点内流差异。黄花烟草（49.0673 pmol cm^-2s^-1）的根部表现出比红花烟草（37.2259 pmol cm^-2s^-1）高1.32倍的Cd²⁺内流速率，这表明黄花烟草的根部比红花烟草的根部具有更大的Cd吸收能力。

 

图1. 黄花烟草和红花烟草根部的Cd²⁺吸收速率。负值代表Cd²⁺吸收。

 

其它实验结果

• 黄花烟草根和叶中的Cd浓度均比红花烟草高。与对照组相比，经Cd处理的黄花烟草的根和地上部分干重都增加了，而在50 μM CdCl₂处理下，红花烟草的根干重下降，地上部分的干重与对照组相比没有变化。

• 两种烟草叶片和根系中Cd主要存在于核糖体可溶性组分中，其次是细胞壁、细胞核和叶绿体，线粒体。

• 无Cd处理时，黄花烟草的GST活性显著高于红花烟草。Cd处理后，GSTs、SOD和CAT的活性均升高，同时黄花烟草的GSSG含量下降，GSH/GSSG比率升高；红花烟草的GSSG含量上升，GSH/GSSG比率不变。

• 荧光探针检测根系中的ROS，在50 μM Cd胁迫下，黄花烟草根表皮仅有轻微的荧光，表现为H₂O₂和O₂^•-的少量积累。相比之下，50 μM Cd处理下，红花烟草根部荧光信号强烈，表明H₂O₂和O₂^•-积累量较高。

• Cd处理后，在黄花烟草的叶片中有173个DEGs，根部中有710个DEGs，而在红花烟草的叶片中共有576个DEGs，根部中有1543个DEGs。

 

结论

       综上所述，Cd在两种植物中的积累和分布表明，烟草属可以认为是一种潜在的植物修复剂。由于IRT的调控，黄花烟草比红花烟草有更高的Cd内流速率。Cd在两种植物中均主要分布在细胞质中，但黄花烟草中，Cd在细胞壁中的分配比例高于红花烟草，说明Cd可以被分隔在细胞壁中，并通过MTPs和NRAMP运输到液泡中，在液泡中被分隔。此外，GST酶活性在两种植物中均有所增强，而在黄花烟草中则较高，这说明GST在烟草属的Cd积累中起着关键的螯合作用。最后，研究确定了与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs对Cd积累的影响，这些相互作用必然导致黄花烟草的Cd积累能力高于红花烟草。这些结果为进一步分析这些候选基因在烟草和其他植物中的作用提供了遗传支持。

 

测试液

50 μM CdCl₂, 100 μM KCl, 20 μM CaCl₂, 500 μM NaCl, 100 μM Na₂SO₄, 300 μM MES, pH 5.7

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.13431

 

关键词：重金属；烟草；Cd积累；转录组；差异基因

 

 

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基本信息

主题：GmSALT3通过两种不同机制诱导植物排Na⁺排Cl^-响应盐胁迫

期刊：Plant Cell and Environment

影响因子：6.362

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：Soybean CHX-type ion transport protein GmSALT3 confers leaf Na⁺ exclusion via a root derived mechanism, and Cl^- exclusion via a shoot derived process

第一作者：中国农科院作物所关荣霞，阿德莱德大学Yue Qu

通讯作者：中国农科院作物所邱丽娟，阿德莱德大学Stefanie Wege、Matthew Gilliham

 

检测离子/分子指标

K⁺、Na⁺、Cl^-

 

检测样品

爪蟾卵母细胞

 

中文摘要

       大豆（Glycine max）产量受包括土壤盐渍化在内的多种胁迫影响。GmSALT3（一种阳离子-质子交换蛋白）可通过调节地上部Na⁺和Cl^–外流来提高大豆耐盐性，然而，定位于ER的GmSALT3如何实现这一功能还不清楚。本研究分别利用异源系统和包含一个全长GmSALT3（NIL-T；耐盐）、一个截短转录本Gmsalt3（NIL-S；盐敏感）的近等基因系，对GmSALT3的功能进行研究。在异源系统中，GmSALT3能够恢复大肠杆菌的K⁺吸收缺陷，促进爪蟾卵母细胞中Na⁺、K⁺和Cl^–的内流和积累，而Gmsalt3却没有以上功能。对NILs的时程分析证实，地上部分Cl^–外排与Na⁺外排截然不同。嫁接实验表明，地上部分的Na⁺外排是通过基于根木质部的机制发生的；与此相反，NIL-T植株的茎木质部和韧皮部汁液中的Cl^–含量均显著高于NIL-S植株，表明地上部分Cl^–的外排可能基于新的韧皮部的Cl^–再循环机制。嫁接于NIL-S砧木上的NIL-T接穗Cl^–含量较低，证实了Cl^–再循环依赖于地上部分的GmSALT3。总之，这些发现为GmSALT3影响植物耐盐性提供了新的见解，揭示植物地上部Cl^–外排的新机制。

 

离子/分子流实验处理

爪蟾卵母细胞在ND96（96 mM NaCl, 1 mM KCl, 1 mM MgCl₂, 5 mM HEPES, pH 7.5）中孵育72 h

 

离子/分子流实验结果

       研究使用非损伤微测技术（MIFE）测定卵母细胞质膜的净离子流速，结果表明，注射GmSALT3的卵母细胞与注射H₂O的卵母细胞相比，Na⁺、K⁺和Cl^-的外排减少（图1）。

 

图1. 爪蟾卵母细胞质膜的Na⁺、K⁺、Cl^-吸收速率。正值表示吸收，负值表示外排。

 

 

其它实验结果

• 表达GmSALT3全长使大肠杆菌中K⁺含量增加，GmSALT3-YFP、GmSALT3_TM10、AtKAT1和AtCHX20的表达也增加。

• GmSALT3-YFP在卵母细胞中定位到PM。

• 双电极电压钳电生理学显示，在ND96培养基中培养时，注入GmSALT3的卵母细胞的静息膜电位与注入H₂O的卵母细胞相比更正，但没有发现一致的电流差异，这表明通过GmSALT3的运输可能是电中性的。

• 与注射H₂O的卵母细胞相比，注射GmSALT3的卵母细胞含有更多的K⁺、Na⁺和Cl^-。

• GmSALT3会影响K⁺、Na⁺和Cl^-在卵母细胞中跨PM的运输。

• 使用100 mM NaCl处理发现，NIL-S地上部分、茎和叶中的Cl^-、K⁺含量更高，K⁺/Na⁺比却降低了，NIL-T叶片中的K⁺/Na⁺比在胁迫第3 d后才明显升高。

• 盐处理10 d后，NIL-T的根、茎、叶干重明显增加。

• 100 mM NaCl处理4 d后发现，Na⁺、Cl^-在NIL-S的所有气生组织中积累得更多。

• 在根部（主根和侧根），NIL-T比NIL-S积累的Cl^-多。

• 100 mM NaCl处理4 d后，检测大豆茎韧皮部和木质部汁液中的离子浓度。与NIL-T相比，NIL-S的木质部汁液中的Na⁺浓度明显更高。与叶片的数据相反，NIL-S的木质部和韧皮部汁液中的Cl^-浓度比NIL-T低。

• 对交互嫁接和自嫁接（self-grafted，对照）的植株进行100 mM NaCl处理8 d，结果发现在NIL-S砧木上嫁接NIL-T接穗，叶片Cl^-含量比自嫁接NIL-S低。相反，当NIL-S接穗嫁接到NIL-T砧木上时，叶片中Cl^-含量与自嫁接NIL-S相比差异不显著。与自接NIL-T植株相比，自接NIL-S植株的Cl^-含量要高得多。

• TEM（透射电子显微镜）成像观察NIL-T和NIL-S韧皮部的超微结构，发现盐处理后的NIL-T和NIL-S在根系韧皮部细胞中的形态没有差异差异，表明缺乏全长GmSALT3不会破坏亚细胞形态，离子流速的变化更可能是GmSALT3诱导排盐的直接原因。

 

结论

       综上所述，本工作对GmSALT3在植物体内和异源系统中的耐盐机制提供了进一步的认识。研究认为，在NIL-T中，全长GmSALT3通过限制Na⁺在木质部的装载介导Na⁺和Cl^-从地上部分排出，而Cl^-则通过韧皮部从地上部分重新转移回根。这是第一次发现一种蛋白质能促进植物韧皮部的Cl^-再循环，并使植物具有更好的耐盐性。本研究的数据还表明，GmSALT3是一个具有运输能力的内膜定位蛋白，但还不能说明GmSALT3通过不同细胞类型来改变不同转运过程的确切的细胞机制，这需要进一步研究。利用NIL-T和NIL-S植物进行RNA测序，可能有助于研究GmSALT3是否通过影响转录而赋予大豆耐盐性，以及在盐胁迫条件下， NIL-T和NIL-S的根部有哪些独特的途径和基因可能发生明显变化。

 

测试液

5 mM NaCl, 0.2 mM KCl, 0.2 mM CaCl₂, 5 mM HEPES, pH 7.5

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13947

 

关键词：盐耐受；非生物胁迫；大豆；GmSALT3；CHX；离子转运体；地上部分外排

 

 

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基本信息

主题：HKT1;5通过调节Na⁺/K⁺稳态传递Ca²⁺信号促植物耐盐

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：4.556

标题：Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K⁺ and Ca²⁺ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots

作者：Sergey Shabala（塔斯马尼亚大学、佛山科学技术学院）、Mohammad Alnayef（塔斯马尼亚大学）

 

检测离子/分子指标

K⁺、Ca²⁺、Na⁺

 

检测样品

水稻及其近等基因系SKC1（NIL- SKC1）根伸长区（距根尖顶端1.2 mm根表上的点）、成熟区（距根尖顶端15 mm根表上的点）、木质部薄壁细胞

 

中文摘要（谷歌机翻）

       有报道称OsHKT1;5基因是水稻耐盐的关键决定因素。该基因由SKC1基因座携带，其作用归因于木质部Na⁺的卸载。但是没有直接的证据能证明这个观点。此外，SKC1在向地上部分装载和运输K⁺方面还有待解释。本研究采用非损伤微测技术（MIFE）比较了野生型（WT）和NIL（SKC1）植物根木质部薄壁细胞Na⁺的吸收动力学。研究数据表明，在WT中观察到Na⁺的重吸收，而在NIL（SKC1）中没有该现象，从而研究质疑了HKT1;5作为转运体在木质部直接清除Na⁺中的功能作用。相反，HKT1;5表达水平的改变了水稻表皮和中柱中K⁺和Ca²⁺吸收及稳态相关的膜转运蛋白的活性，从而解释了观察到的表型。本研究的结论是，HKT1;5在植物耐盐性中的作用不能仅仅归因于降低木质部汁液中Na⁺的浓度，而是触发了在胁迫条件下参与维持植物离子稳态和信号传递的其他转运蛋白活性的复杂反馈调节。

 

离子/分子流实验处理

80 mM NaCl或10 mM H₂O₂实时处理

 

离子/分子流实验结果

       研究采用非损伤微测技术（MIFE），测定了NIL（SKC1）水稻木质部薄壁组织的Na⁺流速。当向WT植株根中柱施加80 mM NaCl（模拟木质部汁液Na⁺浓度的增加）时，可测出强烈而持续的Na⁺吸收（图1A, C）。从功能上讲，这种吸收与根系木质部（通过HKT1;5或其他转运系统）对Na⁺的重吸收是一致的。然而，在NIL（SKC1）中，这种吸收是不存在的。相反，KD株系的木质部薄壁细胞对Na⁺的吸收甚至比WT系略高（图1A, C）。

       然后研究检测了NaCl处理对K⁺跨根木质部薄壁细胞质膜转运的影响（图1B, D），结果发现NaCl处理会导致三个株系都产生一个瞬时的K⁺外排。从功能上看，在植物体内，这相当于NaCl诱导的K⁺向蒸腾流中的装载。K⁺外排速率的大小为NIL（SKC1）>WT>KD。

 

图1. 80 mM NaCl实时处理下木质部薄壁细胞的Na⁺和K⁺流速。（A, B）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1;5（4A-02764）敲除株系（KD）瞬时Na⁺（A）和K⁺（B）流速。（C, D）Na⁺和K⁺流速的平均值。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

 

       然后研究想知道改变HKT1;5表达是否会影响根表皮膜转运蛋白的功能活性。研究首先比较了三个株系根表皮Na⁺的吸收模式（图2A, B）。结果发现Na⁺吸收的大小为NIL（SKC1）＞WT＞KD，表明薄壁细胞的HKT1; 5表达水平的变化强烈影响根表皮对Na⁺的吸收。

       NaCl诱导的根表皮细胞K⁺损失大小为：NIL（SKC1）＞WT＞KD （图2C-E）。在两个根区都观察到这种变化。与成熟区（MZ）相比，伸长区（EZ）的K⁺损失要强得多。

 

图2. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Na⁺和K⁺流速。（A）WT植株伸长区瞬时Na⁺流速。（B）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5（4A-0.2764）敲除（KD）株系在伸长区测得的Na⁺吸收峰值。（C）WT植株根伸长区和成熟区瞬时K⁺流速。（D, E）分别为NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5植株根伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K⁺流速。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

 

       Na⁺/H⁺交换体的运行受SOS途径的控制，这一过程的关键步骤是盐胁迫引起的胞质游离Ca²⁺含量增加。胞浆Ca²⁺的这种变化对于调节NADPH氧化酶的运作也是必不可少的，它通过促发性ROS的产生影响阳离子通道的活性。因此，研究比较了上述水稻HKT1;5株系中NaCl诱导的Ca²⁺流速变化（图3）。实时NaCl处理会引起短暂的Ca²⁺外流，然而，这种反应在EZ中更强烈，在瞬态反应结束后，Ca²⁺流速值仍然为负，表明有一些主动的Ca²⁺外排系统参与其中。Ca²⁺外排顺序是NIL（SKC1）<WT<KD，这表明HKT1;5在NIL（SKC1）的过度表达损害了其中一个Ca²⁺外排系统（Ca²⁺-ATPase或CAX交换器）的运行。

 

图3. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Ca²⁺流速。（A）WT植株根伸长区和成熟区的瞬时Ca²⁺流速。（B, C）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5植株根的伸长区和成熟根区在胁迫后30 min内的Ca²⁺流速平均值。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

 

       H₂O₂在阳离子渗透通道对H₂O₂的盐度适应性响应和敏感性中起重要作用。因此，研究比较了H₂O₂诱导的三种基因型根表皮Ca²⁺流速的大小（图4）。与之前的研究结果类似，H₂O₂诱导了瞬时Ca²⁺内流，大小为KD>WT>NIL（SKC1）。因此，在NIL（SKC1）中过表达HKT1;5，降低了Ca²⁺渗透阳离子通道对H₂O₂的敏感性，可能影响植物感知和响应盐胁迫的能力。

 

图4. 10 mM H₂O₂处理下水稻根系伸长区Ca²⁺流速。（A）WT的根伸长区瞬时Ca²⁺流速。（B）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5（KD）根表皮细胞Ca²⁺流速峰值。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

 

图5. 水稻根伸长区Ca²⁺流速检测图

 

其它实验结果

• NIL（SKC1）在伸长区和成熟根区HKT1;5的表达量均显著高于WT，并且HKT1;5的转录水平随着盐度的升高而显著上调。

• 80 mM NaCl处理1周后，NIL（SKC1）株系表现出较为敏感的表型，与WT相比，叶片褪绿坏死比例较大，相对地上部和根系干重显著降低。

• NIL（SKC1）植物在盐条件下积累了较多的K⁺，但也有较多的Na⁺。后者的结果显然与SKC1可以去除地上部分Na⁺的作用不符。

• 研究比较了WT和SKC1植物根系中影响植物离子稳态的一些关键基因表达水平的变化。多个转运蛋白基因的表达水平存在显著差异；这种差异也表现出强烈的时间依赖性和组织依赖性（例如，在伸长区和成熟根区有不同的响应模式）。特别是，NIL（SKC1）在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低（在两个根区），而RBOHD在伸长区表达量要高得多。此外，与WT相比，在盐胁迫下，NIL（SKC1）的GORK表达降低，而RBOHD转录本的表达增加。此外，两个根区的SOS1转录水平都较低。

 

结论

       总的来说本研究结果表明，由于生物体内存在多种反馈回路，利用突变体植物获得的结果应该非常谨慎地对待，不能作为有关特定基因作用的机理证据。此外，转录分析和GUS染色可能具有误导性，提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息不完全。因此，需要更加重视植物体的功能检测。

 

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.2 mM KCl, pH 5.5

 

仪器采购信息

• 据中关村NMT产业联盟了解，佛山科学技术学院于2018年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

文章原文：https://doi.org/10.3390/ijms21144882

 

关键词：盐胁迫；木质部装载；钠；钾；SKC1；HAK5；GORK；RBOHD；表皮；中柱

 

 

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

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基本信息

主题：生长素通过改变细胞pH来调节根系生长响应环境变化

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：4.556

研究使用平台：NMT植物激素创新平台

标题：Antagonistic cell surface and intracellular auxin signalling regulate plasma membrane H⁺-fluxes for root growth

作者：奥地利科技学院Jiří Friml、Lanxin Li、Inge Verstraeten

 

检测离子/分子指标

H⁺

 

检测样品

6日龄拟南芥幼苗根伸长区（距根尖顶端450 μm的根表上的点）

 

中文摘要（谷歌机翻）

       生长调节使植物的发育与环境相适应。一个例子是植物生长对重力的适应，地上部分向上弯曲，根向下弯曲。这种矛盾是基于对植物激素生长素的不同响应，生长素通过一种尚不清楚的细胞机制促进了地上部分的细胞扩张，而抑制了根的细胞扩张。本研究通过对拟南芥进行微流控、活体成像、基因工程和磷酸化蛋白质组学分析，揭示生长素如何抑制根系生长。研究发现，生长素激活两条截然不同的、拮抗作用的信号通路，它们汇集于质外体pH的快速调节上，是生长的直接决定机制。细胞表面的TRANSMEMBRANE KINASE1（TMK1）与质膜H⁺-ATPases的磷酸化和活化相互作用，介导质外体酸化，而细胞内TIR1/AFB介导的信号传导则触发细胞净的H⁺内流，引起质外体碱化。这两种对抗机制的同时激活，为环境的微妙变化提供了快速、微调的生长调节的根源。

 

离子/分子流实验处理

10 nM IAA实时处理

 

离子/分子流实验结果

根伸长区表皮细胞伴随着质外体pH的升高和细胞内pH的降低，表明生长素能引起细胞内H⁺的内流。

 

图1. 拟南芥根伸长区吸H⁺速率。正值代表吸收，负值代表外排。

 

图2. 拟南芥根伸长区H⁺检测图

 

其它实验结果

• 生长素诱导的根系生长抑制与质外体pH迅速升高有关。

• 质外体pH值是快速调节根生长的原因。

• 生长素可以迅速磷酸化并激活根部质膜H⁺-ATPases。

• H⁺-ATPases激活可以抵消生长素介导的质外体碱化和生长抑制。

• TMK1与H⁺-ATPases相互作用。

• TMK1活性介导生长素对H⁺-ATPases的磷酸化和激活作用。

• TIR1/AFB和TMK1信号在质外体pH和生长调节上呈拮抗作用。

 

结论
       本研究结果对植物如何调控根系生长这一由来已久的问题提供了新的见解。特别是，本研究解决了植物激素生长素对地上部分和根生长调控相反的这个问题，也阐明了生长素介导根生长抑制下游细胞的机制。

       生长素利用细胞内TIR1/AFB受体下游信号通路的非转录分支快速调节根系生长。这一途径介导质外体碱化，研究认为这是根生长调节的直接、诱导性的细胞机制。这一发现补充了经典的“酸生长理论”，即低质外体pH促进生长。本研究证明了这一机制对生长抑制的有效性，表明根的生长速率是由质外体pH值变化直接、可逆地决定的。值得注意的是，生长素介导的根中质外体碱化并不像在地上部观察到的那样通过调节PM H⁺-ATPases而产生的，而相同的TIR1/AFB生长素感知机制导致PM H⁺-ATPases激活和质外体酸化。

而在根部，PM H⁺-ATPases则通过细胞表面TMK1受体样激酶为基础的生长素信号进行磷酸化和激活，从而导致质外体酸化，促进根部生长。这种机制与更主要的TIR1/AFB介导的碱化作用相反，构成了一种负反馈，可能是微调根系生长，以便能够迅速响应环境刺激的细微变化。

       剩下的关键问题是：（i）如果不被PM H⁺-ATPases所介导，TIR1/AFB信号途径是如何介导根系碱化的？可能的情况是PM的H⁺通透性迅速增加，这可能是由TIR1/AFB激活的Ca²⁺信号介导的，并可能影响质外体pH和膜电位。TMK1途径的生长素感知机制是什么?是生长素直接激活TMK1，还是通过另一个尚待鉴定的相关生长素受体？

       基于细胞表面的TMK1激活H⁺泵和细胞内的TIR1/AFB信号导致细胞内H⁺净内流，这两种由生长素触发的拮抗机制共同作用于细胞外pH的调节，直接决定根系的生长速率。这似乎适得其反的同时，“油门和刹车”作用可能会使根尖在复杂土壤环境中，响应众多胁迫，快速灵活地改变生长速度和方向。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, pH 5.8

 

文章原文：https://www.researchsquare.com/article/rs-266395/v1

 

关键词：生长素；H⁺泵；质外体；酸化；生长调节