J Exp Bot南土所：NMT发现GSNOR通过调控K+稳态增强植物对铵毒的耐受性

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基本信息

主题：NMT发现GSNOR通过调控K⁺稳态增强植物对铵毒的耐受性

期刊：Journal of Experimental Botany

影响因子：5.908

研究使用平台：NMT植物营养创新平台

标题：Induction of S-nitrosoglutathione reductase protects root growth from ammonium toxicity by regulating potassium homeostasis in Arabidopsis and rice

作者：中科院南京土壤研究所李光杰、张琳、宋海燕

检测离子/分子指标

K⁺

检测样品

拟南芥根成熟区（距根尖~2500 μm根表上的点）

中文摘要

铵（NH₄⁺）对大多数植物的根系生长来说，在中等浓度水平下已经产生毒害作用，但根系对NH₄⁺的耐受机制依然不甚清楚。本文报道了较高浓度的NH₄⁺通过SNO1（sensitive to nitric oxide 1）/SOS4（salt overly sensitive 4）基因途径抑制K⁺的吸收，诱导NO的积累，从而抑制主根生长。NH₄⁺也促进了根系GSNOR（S-亚硝基谷胱甘肽还原酶）的积累。过表达GSNOR提高了根系对NH₄⁺的耐受性，而GSNOR的缺失会进一步诱导NO的积累，提高了SNO1/SOS4活性，从而降低了根系组织中K⁺含量，增强了根系对NH₄⁺的生长敏感性。此外，GSNOR同源基因OsGSNOR在水稻铵耐性中同样发挥相似作用。免疫印迹结果表明，铵诱导的GSNOR蛋白增加有赖于VTC1（Vitamin C1）的功能，在vtc1-1突变体中，铵对GSNOR蛋白的诱导效应完全丧失，导致根系过量的NO积累及严重的钾离子稳态失衡，对NH₄⁺毒性具有超敏性。在vtc1-1突变体中强化GSNOR基因，可以部分恢复vtc1-1突变体的铵耐性。本研究表明，GSNOR依赖于VTC1，通过抑制NO介导的组织K⁺的抑制来增加根系对NH₄⁺的耐受性。

离子/分子流实验处理

7日龄拟南芥，在0、10 mM NH₄⁺的生长培养基中培养24 h。

离子/分子流实验结果

为了评估NO在高NH₄⁺条件下对根部K⁺积累的作用，研究用NMT检测了根部表皮细胞的净K⁺流速。NH₄⁺处理减少了Col-0和nox1（NO-overproducting mutant）的净K⁺内流；然而，在对照和NH₄⁺处理下，nox1的K⁺内流都明显低于Col-0（图1），与K⁺含量分析一致。NO与K⁺含量呈负相关，表明NO参与了NH₄⁺抑制的拟南芥K⁺吸收过程。与Col-0对照组相比，NH₄⁺处理下，sno1/sos4突变体K⁺内流速率同样明显降低（图1）。

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图1. Col-0、nox1和sno1/sos4根系成熟区的净K⁺流速。

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图2. 拟南芥根成熟区K⁺检测图

其它实验结果

NO至少部分通过增强SNO1/SOS4活性来促进NH₄⁺抑制拟南芥K⁺吸收。
nox1和sno1/sos4中的K⁺吸收量较低不是由于NH₄⁺吸收量较高所导致的。
NH₄⁺介导的NO增加和主根长的减少既不依赖于NOA1（Nitric Oxide-associated protein 1），也不依赖于NR（nitrate reductase）和NOS（NO synthase）。
NH₄⁺可以增强GSNOR蛋白的积累。
GSNOR负调控NO水平，利于根系的K⁺稳态和NH₄⁺耐受性。
VTC1参与调控GSNOR蛋白积累，但对其响应NH₄⁺的基因转录没有太大影响。
NH₄⁺在蛋白水平上调节VTC1的积累。
GSNOR在VTC1下游发挥作用，调节NO和根系对NH₄⁺的响应。
OsGSNOR有助于调节水稻根系的K⁺平衡和对NH₄⁺的耐受性。

结论

综上，研究对GSNOR积累在植物NH₄⁺耐受性中的作用提出了一个模型（图3）：在较高浓度外源NH₄⁺供应下，NH₄⁺通过“竞争”机制从K⁺通道进入组织（部分通过其他通道进入组织）。NH₄⁺诱导的NO积累不是通过传统的NR途径发生的。根部的NO水平和SNO1/SOS4明显增加，并参与抑制了NH₄⁺条件下K⁺吸收和主根生长。同时，NH₄⁺诱导的GSNOR起到补偿作用，部分拮抗铵条件下NO的过度积累，保护根系在NH₄⁺条件下的生长。虽然，NH₄⁺诱导GSNOR的确切机制仍有待解决；然而，在NH₄⁺下与VTC1相关的GSNOR蛋白调节可能是信号转导途径的一个组成部分。本研究的结果为VTC1和GSNOR如何相互作用以调节NH₄⁺耐受性提供了新见解。在水稻中也发现GSNOR调节的NH₄⁺耐受性，水稻是生长在以NH₄⁺为主要氮形态的土壤中，深入研究植物体内NH₄⁺与NO信号通路相互作用的机制，将有助于更全面地了解植物如何对不同程度的NH₄⁺胁迫做出响应，并有助于制定提高作物NH₄⁺耐受性的策略。

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图3. GSNOR在植物NH₄⁺耐受性中的作用模型。

测试液

1 mM K⁺, 10 mM NH₄⁺

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，中国科学院南京土壤研究所于2017年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/erab140/6193629?redirectedFrom=fulltext

关键词：铵胁迫；一氧化氮；钾；根系生长；S-亚硝基谷胱甘肽还原酶（GSNOR）；维生素C1（VTC1）

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EEB环发所王耀生、哥本哈根大学：NMT验证干旱胁迫促大麦叶片ABA增加调节保卫细胞排K+吸Ca2+介导气孔关闭

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保卫细胞、叶肉细胞 K⁺/Ca²⁺/H⁺跨膜转运测样服务

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。

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感谢本文作者，中国农科院环发所王耀生研究员、李丽博士提供原文及校稿

基本信息

主题：NMT验证干旱胁迫促大麦叶片ABA增加调节保卫细胞排K⁺吸Ca²⁺介导气孔关闭

期刊：Environmental and Experimental Botany

影响因子：4.027

研究使用平台：NMT水旱胁迫创新平台

标题：In situ determination of guard cell ion flux underpins the mechanism of ABA-mediated stomatal closure in barley plants exposed to PEG-induced drought stress

作者：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所王耀生、李丽，哥本哈根大学刘福来

检测离子/分子指标

K⁺、Ca²⁺、H⁺

检测样品

大麦保卫细胞、叶肉细胞

中文摘要（谷歌机翻）

ABA通过影响保卫细胞内的离子转运来调节气孔运动，但目前还缺乏ABA介导的保卫细胞离子转运动力学的原位测量以及干旱胁迫下其他植物激素参与调节气孔开度的研究。本研究以野生型大麦Steptoe（WT）及其相应ABA缺陷型大麦突变体Az34为材料，用10%聚乙二醇（PEG）6000处理0、2、4、24 h或9 d，模拟短期和长期干旱胁迫。采用非损伤微测技术（NMT）原位检测保卫细胞内K⁺、H⁺和Ca²⁺流速。10% PEG处理2 h后，两种大麦基因型叶片ABA浓度（[ABA]_叶）均显著升高，24 h后达到最高。与对照组相比，PEG处理2 h后，两种基因型的Ca²⁺内流均显著增加，WT在处理4 h后达到最大值。短期干旱胁迫下，WT的[ABA]_叶的增加与K⁺外排速率和Ca²⁺内流速率的增加以及气孔导度的降低相一致，尽管叶片IAA、GA₃和ZR的浓度均在处理4 h时增加。PEG处理24 h后WT中保卫细胞的K⁺外排明显大于Az34。该结果阐明了ABA在介导保卫细胞离子转运中的作用，从而调节干旱胁迫下大麦的气孔运动。

离子/分子流实验处理

在大麦四叶期时，10% PEG6000胁迫0、2、4、24 h或9 d，以模拟短期和长期干旱胁迫。

离子/分子流实验结果
与对照组相比，PEG处理2 h后，两种基因型保卫细胞的Ca²⁺内流速率均显著增加，WT在处理4 h后达到最大值（图1a）。PEG暴露后，WT保卫细胞的H⁺流速随着时间的延长逐渐从外排转为内流，而Az34保卫细胞的H⁺呈外排趋势（图2a）。两种基因型的保卫细胞K⁺外排速率在PEG处理的第2、4 h均下降，但在PEG处理的第24 h较对照处理相比有所增加。PEG处理24 h后，WT保卫细胞的K⁺外排速率明显大于Az34（图3a）。
随着PEG暴露时间的增加，WT叶肉细胞内Ca²⁺内流逐渐减少，Az34叶肉细胞内Ca²⁺由内流转向外排（图1b）。PEG处理后，WT中叶细胞的H⁺流速由外排转为内流，随着PEG暴露时间的增加，H⁺流入速率逐渐增加。在PEG诱导的短期干旱胁迫下，Az34叶肉细胞的H⁺内流速率显著增加（图2b）。此外，随着PEG暴露时间的延长，Az34叶肉细胞的K⁺外排速率增加，24 h后达到最大值，与对照组相比，WT的K⁺外排速率在PEG处理后24 h明显增加（图3b）。

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图1. 短期和长期PEG处理下大麦叶片保卫细胞(a, c)和叶肉细胞(b, d)的平均Ca²⁺流速。P0和P10表示不加或添加10 %PEG处理9 d的植株。G和P代表基因型和PEG。

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图2. 短期和长期PEG处理下大麦叶片保卫细胞(a, c)和叶肉细胞(b, d)的平均H⁺流速。P0和P10表示不加或添加10 %PEG处理9 d的植株。G和P代表基因型和PEG。

PEG处理后第9 d，WT的保卫细胞Ca²⁺外排速率明显增加，而Az34的外排速率明显减少（图1c）。PEG处理后第9 d，WT保卫细胞的H⁺由外排转为内流，而Az34的H⁺外排速率明显增加（图2c）。PEG处理后第9 d，WT保卫细胞的K⁺外排速率明显增加，而Az34保卫细胞的K⁺外排速率无明显变化（图3c）。

PEG处理后第9 d，两种基因型的叶肉细胞Ca²⁺外排速率均显著增加，WT的叶肉细胞Ca²⁺外排速率高于Az34（图1d）。与对照相比，PEG处理后第9d，WT叶肉细胞中的H⁺内流速率显著增加，而Az34的H⁺流速从外排变为内流，并且WT叶肉细胞中的H⁺内流速率高于Az34（图2d）。与对照组相比，PEG处理后第9 d，两种基因型的K⁺外排速率显著增加，WT的K⁺外排速率高于Az34（图3d）。

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图3. 短期和长期PEG处理下大麦叶片保卫细胞(a, c)和叶肉细胞(b, d)的平均K⁺流速。P0和P10表示不加或添加10 %PEG处理9 d的植株。G和P代表基因型和PEG。

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图4. 叶肉细胞K⁺检测图

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图5. 保卫细胞Ca²⁺检测图

其它实验结果

经PEG处理后，两种基因型的光合速率（An）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（Tr）在2和4 h后急剧下降，并在第24 h达到最低水平；在PEG处理9 d后，两种基因型的对照具有更高的An、Tr和Gs。
与对照植株相比，两种大麦基因型在PEG处理后第2、4和24 h的WUEint（内在水分利用率）和WUEins（瞬时水分利用率）都有所增加；在PEG处理9 d后，两种基因型的WUEins和WUEint均高于对照。
经PEG处理后，两个基因型的叶水势（LWP）和根水势（RWP）在2、4和24 h后显著下降。在处理第9 d，LWP和RWP受到两种基因型和PEG处理的显著影响。无论基因型如何，RWP均受PEG处理的影响而显著降低。两种基因型在没有PEG的情况下生长时都具有相似的LWP。在长期PEG诱导的干旱胁迫下，两个基因型的LWP都被PEG处理显著降低。
WT的[ABA]_{_叶}在PEG处理后的第2和24 h比Az34高。PEG处理后，WT在第4 h观察到[IAA]_{_叶}、 [GA3]_叶和[ZR]_{_叶}增加，而Az34在PEG处理后的第2 h [GA3]_叶增加。
在PEG处理后的第9 d，WT的[IAA]_{_{_叶}}明显大于对照。与对照相比，两种基因型的 [GA3]_{_{_叶}}在PEG处理后第9 d时显著减少。Az34的[ZR]_{_{_叶}}显著增加，而WT的[ZR]_{_{_叶}}不受9 d PEG处理的影响。对照处理下，WT的[ZR]_{_{_叶}}高于Az34，而长期PEG诱导的干旱胁迫下，WT和Az34的[ZR]_{_{_叶}}无显著差异。

结论

两种基因型的[ABA]_叶在PEG处理后第2 h显著增加，第24 h达到最高水平。正如预期的那样，10% PEG胁迫WT的第2和24 h，其[ABA]_叶比Az34高。WT的[ABA]_叶与对照相比明显增大，而Az34在PEG处理后第9 d则无此现象。PEG处理后24 h，保卫细胞的K⁺外排速率明显大于Az34。PEG处理后24 h，保卫细胞的K⁺外排速率明显大于Az34。与对照组相比，两种基因型的Ca²⁺内流速率在PEG暴露2 h后均有显著增加，WT在处理4 h后达到最大值。短期干旱胁迫下，WT[ABA]_叶的增加与K⁺外排速率和Ca²⁺内流速率的增加以及气孔导度的降低相一致，但IAA、GA₃和ZR的浓度均在处理4 h时增加。此外，叶片叶肉中大量的H⁺内流可引起质外体碱化，促进木质部ABA向保卫细胞的转运。这些结果为ABA在PEG诱导的干旱胁迫下介导保卫细胞离子转运从而调控大麦气孔运动提供了一些基础性的见解。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na₂SO₄, pH 6.5

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所于2018年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104468

关键词：干旱胁迫；离子流速；叶肉细胞；保卫细胞；植物激素；非损伤微测技术

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PCE亚林所、北林：NMT发现腐生型共生真菌荷伯生氏斜盖伞定殖可促枫香根吸钾

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植物根部K⁺吸收/转运/分布测样服务

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感谢本文一作，中国林科院亚热带林业研究所彭龙博士供稿

基本信息

主题：NMT发现腐生型共生真菌荷伯生氏斜盖伞定殖可促枫香根吸钾

期刊：Plant Cell and Environment

影响因子：6.362

研究使用平台：NMT植物-微生物互作创新平台

标题：Facultative symbiosis with a saprotrophic soil fungus promotes potassium uptake in American sweetgum trees

作者：中国林科院亚热带林业研究所袁志林、彭龙、单晓亮、杨预展；法国农科院Francis M. Martin

检测离子/分子指标

K⁺

检测样品

美国枫香根分生区（距根尖500 μm根表上的点）、伸长区（距根尖15 mm根表上的点）、成熟区（距根尖30 mm根表上的点）

中文摘要

很多真菌具有灵活的营养方式，它们能在不同的微环境下转变生态位，具有腐生真菌与共生真菌的双重特性。然而，腐生型共生菌促进树木生长和营养吸收的机制还不清楚。荷伯生氏斜盖伞（Clitopilus hobsonii）最早在朽木上发现，是一种常见的腐生真菌。该菌能够与多种树木建立共生关系并促进树木的生长。通过显微观察发现C. hobsonii能顺利进入根部皮层细胞并形成密集的类似于“微菌核”的共生结构，而没有形成外生菌根结构或是内生真菌定殖结构。通过检测腐生型共生真菌-树木共生体中N、P、K的含量，发现腐生型共生真菌不能影响树木中的N和P的含量，但能显著提高K含量。基因表达模式结果表明，树木中的K吸收基因的表达在接菌前后并无显著差异，而检测到了3个真菌K吸收基因，其中ChACU和ChSKC基因能够恢复K吸收缺陷的酵母突变体的生长。值得注意的是，低钾（0.05 mM）条件下能够上调ChACU基因表达，使得C. hobsonii 在低钾条件下更有益于树木K吸收，并且提高树木可溶性糖含量。这些结果从形态和营养方面解析了腐生型共生真菌与树木的相互作用，说明低营养条件更有益于腐生型共生菌与树木间的互利共生。

离子/分子流实验处理

接种真菌和不接种真菌（对照）的美国枫香在低K⁺（LK，0.05 mM K⁺）条件下生长28 d

离子/分子流实验结果
研究利用非损伤微测技术（NMT）监测和比较LK条件下非接种和接种真菌的幼苗根部的K⁺流速变化。接种真菌的根的分生区K⁺内流速率显著高于对照（图1a）。在根伸长区和成熟区也观察到类似的变化（图1b, c）。这些结果表明，接种的根系吸收K⁺较多（分生区、伸长区和成熟区）（图1d）。

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图1. 接种荷伯生氏斜盖伞定殖对根系K+流速的影响

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图2. 植物根部分生区K+流速检测图

其它实验结果

在美国枫香根的接种过程中，荷伯生氏斜盖伞不能形成根内哈蒂氏网和真菌菌套等外生菌根结构。除冠细胞外，被接种的根尖的分生区、分化区和伸长区有大量的微菌核样结构。
接种荷伯生氏斜盖伞可促进植物生长、根系发育和K⁺的吸收。
接种的根中共鉴定了51个编码K⁺转运体/通道蛋白的DEUs。特别值得关注的是ACU、HAK和SKC三个基因在定殖根的两个阶段具有非常高的表达量，但在对照组中几乎没有表达。
将含有ChACU、ChHAK或ChSKC的空pYES-2载体和pYES-2载体分别转入营养缺陷型酵母突变株R5421中（该突变株在低K⁺条件下无法生长）。用对照载体（R5421-pYES2）转化的R5421菌株在低K⁺（2 mM K⁺）水平下无法生长，转入ChACU、ChSKC、ChHAK转运体（R5421-ChACU）的酵母细胞在2 mM的K⁺浓度下能够生长。
荷伯生氏斜盖伞在LK条件下对植物K⁺吸收的有益作用大于正常K⁺（NK，5 mM K⁺）条件。
在LK下ChACU和ChHAK的表达高于NK，而ChSKC在两种条件下均有稳定的表达。
与NK条件相比，自由状态下的荷伯生氏斜盖伞中ChACU和ChHAK在K⁺缺失或LK条件下均显著上调，而ChSKC仅在K⁺缺失时被激活。
LK条件下接种的植株与未接种的植株相比，可溶性碳水化合物含量显著增加，而在NK条件下仅略有增加。

结论
本文对荷伯生氏斜盖伞和美国枫香之间兼性生物营养相互作用下的形态和营养方面进行了研究。本文提供了一些证据表明这种共生关系的适应性是由环境中K⁺的条件控制的。虽然在共生过程中，宿主K⁺营养相关基因并没有进行广泛的基因重编程，但真菌对K⁺浓度变化的生理响应所进行的调控和微调是有益生物营养寄主最显著的特征。图3说明了在这种关联中，LK诱导的碳和钾的转移的潜在好处。最近正在进行的一个研究是对荷伯生氏斜盖伞进行全基因组测序，并对伞菌目中的相关物种（包括外生菌类、腐生菌类和内生菌类）进行比较基因组学研究，这项工作可帮助揭示导致兼性生物营养的关键进化轨迹，并确定更多属于K⁺运输系统的候选基因，以进行功能鉴定。综上所述，本工作为开展树木与腐生共生真菌相互作用的详细机理研究提供了新的切入点，荷伯生氏斜盖伞还可以为克服土壤缺钾条件下的植树造林管理提供支撑。

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图3. 在K⁺限制条件下兼性生物营养真菌诱导植物K⁺吸收的示意图

测试液

0.01 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl₂, pH 5.7

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，中国林业科学研究院亚热带林业研究所于2014年采购了旭月公司的非损伤微测系统。
据中关村NMT产业联盟了解，北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14053

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JIPB江苏师大朱明库、李宗芸：NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

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植物根部H⁺、K⁺吸收/转运/分布测样服务

感谢本文通讯作者，江苏师范大学朱明库副教授校稿

基本信息

主题：NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐

期刊：Journal of Integrative Plant Biology

影响因子：4.885

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：SlSTE1 promotes ABA-dependent salt stress-responsive pathways via improving ion homeostasis and ROS scavenging in tomato

作者：江苏师范大学朱明库、李宗芸、孟小庆、蔡敬

检测离子/分子指标

H⁺，K⁺

检测样品

番茄根（距根尖500 μm根表上的点）

中文摘要（谷歌机翻）
高盐是降低作物生产力和品质的主要限制因素之一。本研究报告了没有任何已知保守结构域的小蛋白SALT TOLERANCE ENHANCER1（STE1）是番茄耐盐所必需的。与WT相比，过表达SlSTE1（OE）增强了植物对多种氯化盐（NaCl、KCl和LiCl）和氧化胁迫的耐受性，同时提高了抗氧化酶的活性，增加了ABA和叶绿素的含量，减少了MDA和ROS的积累。而且，OE植株中K⁺外排减少，H⁺外排增加，诱导了较高的K⁺/Na⁺比值。相比之下，SlSTE1-RNAi植株对盐胁迫的耐受性下降。RNA-seq数据显示，盐胁迫下OE植株vs WT植株中有1330个DEGs，编码TFs、逆境相关蛋白、次生代谢、激酶和激素合成/信号相关蛋白（尤其是ABA和ACC）的多种多样的基因的转录显著升高。此外，SlSTE1-OE植株对ABA的敏感性增强，结果表明SlSTE1通过与SlPYLs和SlSnRK2s相互作用，促进ABA依赖的盐胁迫响应途径。总之，本研究表明，SlSTE1蛋白通过ABA信号传导、ROS清除、提高离子稳态来赋予番茄耐盐性。

离子/分子流实验处理

25日龄番茄（WT 及转基因株系），100 mM NaCl实时处理。

离子/分子流实验结果
非损伤微测技术（NMT）结果显示，NaCl实时处理诱导WT和OE植株根尖K⁺和H⁺外排速率显著增加，而OE植株的K⁺和H⁺外排速率显著低于WT植株（图1）。

图1. 盐胁迫对WT和OE植株根尖K⁺和H⁺实时流速动态变化的影响。

图2. 植物根部检测图

其它实验结果

多种胁迫和激素处理能显著诱导SlSTE1的表达。
lSTE1-OE植株在NaCl、KCl和LiCl等不同类型盐胁迫下的表现均优于WT，因此，SlSTE1对盐的响应并不对钠具有特异性。
转基因株系在盐胁迫下的不同存活率与相应的生理参数有关。
盐胁迫下，OE的Na⁺积累比WT少，K⁺/Na⁺比值高于WT，且OE中几乎所有检测到的参与离子平衡的基因的表达也都高于WT。
盐胁迫15 d后，OE积累的ROS远少于WT，而Ri植株积累的ROS水平与WT相当。
WT幼苗在5 μM MV（诱导叶绿体产生超氧自由基的除草剂甲基紫精）处理下根长和地上部分长度均显著小于OE。
在盐胁迫下，SlSTE1影响多种非生物和生物胁迫及激素相关基因的转录。
SlSTE-OE植株表现出对ABA的敏感性的改变，而对ACC的敏感性改变不大。
SlSTE1对调控ABA相关基因的表达至关重要。
SlSTE1可以通过与番茄中的SlPYLs和SlSnRK2s相互作用来调控ABA通路。

结论

本结果表明，SlSTE1在抗盐胁迫防御机制中的功能参与与ABA介导的信号传导，增强的ROS清除能力和K⁺/Na⁺稳态有关。SlSTE1的过表达还会影响许多胁迫响应基因的转录，并整合其他有益的特性，如对不同类型的盐胁迫和氧化胁迫的耐受性。因此，本研究表明SlSTE1通过改善番茄体内的离子稳态和ROS清除，促进ABA依赖的盐胁迫应答途径。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.3 mM MES, pH 6.0

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，江苏师范大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12987

关键词：番茄；盐胁迫；ROS；离子平衡；转录；氧化胁迫

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Sci Total Environ西南科大：NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

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植物根部Cd²⁺、Cu²⁺吸收/转运/分布测样服务

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感谢本文一作，西南科技大学韩颖副教授供稿

基本信息

主题：NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

期刊：Science of the Total Environment

影响因子：6.551

研究使用平台：NMT重金属创新平台

标题：Iron and copper micronutrients influences cadmium accumulation in rice grains by altering its transport and allocation

作者：西南科技大学董发勤、韩颖、凌勤

检测离子/分子指标

Cd²⁺

检测样品

水稻根分生区、伸长区、成熟区

中文摘要（一作供稿）

稻田镉（Cd）污染严重威胁了我国部分地区人们的身体健康。本文针对川西南低铁（Fe）、高铜（Cu）的碱性Cd污染稻田土，探讨了通过改变培养介质中Fe和Cu的浓度来修复Cd污染碱性水稻土的潜力。本文评估了这两种微量营养元素（Cu和Fe）对水稻Cd吸收和转运的影响。研究发现添加Cu显著提高了水稻生物量和产量，减少了根系Cd的内流和Cd的向上迁移，从而降低了根系、茎秆和叶片中Cd的浓度，但过量的Cu促进了籽粒中相对较高的Cd分配，尤其是在缺Fe条件下，这可能是因为Cu显著提高了叶片中生物可利用Cd的比例。相比之下，Fe并没有缓解Cd对水稻生长和产量的毒害作用，但显著减少了Cd向籽粒的转移，进而降低了水稻籽粒的Cd累积，这与叶片中生物可利用Cd的比例急剧下降密切相关。该研究认为，Cd在水稻籽粒的累积是可以通过改变生长介质中Fe和Cu的浓度来实现的，适当减少Cu，增加Fe可以降低Cd在水稻籽粒中的积累。

离子/分子流实验处理

1. +Fe+Cd: 20 μmol L^-1 EDTANa₂Fe(II)+10 μmol L^-1 CdCl₂

2. -Fe+Cd: 10 μmol L^-1 CdCl₂

3. +Fe+Cd+Cu: 20 μmol L^-1 EDTANa₂Fe(II)+10 μmol L^-1 CdCl₂+10μmol L^-1 CuSO₄

4. -Fe+Cd+Cu: 10 μmol L^-1 CdCl₂+10 μmol L^-1 CuSO₄

处理20 d，80 d（收获籽粒）

离子/分子流实验结果
为了更好地了解Cu和Fe诱导根系Cd积累的变化，本研究检测了这些金属在不同根区（分生区、伸长区和成熟区）上诱导净Cd流速的变化。相对于Fe和Cd处理（+Fe+Cd和-Fe+Cd），添加Cu显著降低了水稻根系3个微区的平均净Cd流速（图1）。

值得注意的是，在-Fe+Cd+Cu处理下，Cu的添加导致Cd从根部外排。Fe也抑制了Cd的吸收（尽管程度比Cu小），因为Cd²⁺在+Fe+Cd处理下的内流速率明显小于在-Fe+Cd处理下的内流速率。在分生区、伸长区和成熟区，-Fe+Cd处理的Cd内流速率分别是+Fe+Cd处理的1.57倍、1.46倍和1.16倍（图1）。

Cd²⁺内流速率在伸长区最高，其次为分生区、成熟区。唯一的例外是-Fe+Cd+Cu处理下，Cd在分生区的外排速率高于伸长区和成熟区（图1）。

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图1. 水稻生长20 d后不同根微区平均Cd²⁺流速

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图2. 水稻根部成熟区Cd²⁺吸收检测图

其它实验结果

大部分的Cd存在于根表皮、中柱和皮层中。
添加Cu可以显著降低根中Cd的荧光强度；单独添加Fe对根中Cd荧光强度无明显影响。
大多数处理下，Cd主要储存在细胞可溶性部分，在根、茎和叶的细胞核和线粒体中储存较少（-Fe+Cd+Cu处理下Cd主要存在于质体和细胞壁中）。
在所有处理中，水溶性Cd在根和茎中的比例均占主导地位；但在叶片中，不同的Cd化学形态所占的比例不同。
-Fe+Cd和+Fe+Cd之间Cd形态的变化表明，Fe有助于降低Cd的生物可利用性。
Cu显著降低了根中的Cd浓度，但无论Fe的水平如何，Cu都增加了籽粒中的Cd浓度。
Cu显著减轻了Cd对水稻生物量和产量的毒性。相比之下，Fe只是在分蘖期略微降低了Cd对叶片生物量的抑制作用，而没有缓解Cd对根、茎生物量和籽粒产量的毒害作用。

结论

本研究观察到，Cu能有效缓解Cd对水稻的胁迫，具体表现为增加生物量和成熟速率，特别是在缺Fe条件下。Cu对Cd的解毒作用可能是由于Cu降低了水稻根系中Cd的内流速率，同时Cu通过根系维管柱减弱了Cd从根系向地上部的转移，从而进一步减轻了Cd对水稻地上部的胁迫。然而，Cu显著增加了谷物中的Cd浓度，这种模式是由Cu添加下叶片中Cd的生物可用性增加所驱动的。

相比之下，Fe并没有明显缓解Cd对水稻生物量和籽粒产量的毒害作用，可能是因为单独Fe只是轻微减少了Cd在根系的内流，并没有减少Cd向维管柱的运输。然而，Fe显著降低了叶片中生物可利用Cd的比例，导致籽粒中Cd的积累量显著下降。

本研究结果表明，对低Fe、高Cu背景的Cd污染碱性水稻土进行修复，可以以提高Fe和降低Cu浓度为目标。进一步的研究应该评估本研究结果在其他物种中的普适性，以及这些模式是否可能在CO₂浓度升高或热胁迫的气候变化条件下被改变。

测试液

0.1 mM CdCl₂, pH 6.0

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，四川地区西南医科大学、中国科学院成都生物研究所、四川农业大学小麦研究所分别于2012年、2013年、2019年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146118

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据中关村NMT产业联盟了解，江苏师范大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

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