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主题: 木质部-(维管束)检测—NMT应用成果

木质部-(维管束)检测—NMT应用成果 2016-07-25 14:22 #1635

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Plant Journal:大麦木质部的离子平衡与抗盐的关系(文献编号:F2010-023




抗盐是植物复杂的多基因性状,涉及大量的生理和生化过程,在这个过程中,离子平衡是一个关键的因素。本文研究了木质部的离子与抗盐的关系,阐明了离子平衡在抗盐中的机理。

离子进入木质部的控制过程是决定植物抗盐的关键因素。这项研究使用了MIFE技术(非损伤微测技术)、膜片钳、膜电势技术等方法测定了不同品种的大麦在抗盐过程中的相关特征。发现限制Na+进入木质部不是大麦抗盐的关键因素,抗盐品种木质部的Na+浓度和敏感性品种的大麦一样高。抗盐品种有保持更高的木质部K+/Na+比率的能力,能够有效阻隔Na+在叶片的积累,这说明K+会更加有效地进入木质部。抗盐品种大麦木质部的K+和Na+浓度的升高是为了有效地进行渗透调节,维持叶片的伸长生长。K+渗透电压敏感通道通过反馈行为维持木质部一个稳定的K+/Na+比率。

这项工作阐明了抗盐机制的复杂性,叶片具有更好地阻隔Na+的能力,木质部有维持高K+和高Na+的能力,这为抗盐机制的全面理解提供了证据。


图注:NaCl对两个品种的大麦生长和发育的影响。NaCl处理下大麦木质部K+和H+流的动态变化,离子通道抑制剂能够改变K+的外流。





Plant, Cell & Environment:盐诱导根皮层和中柱细胞的相继去极化说明Na+和K+进入了木质部导管(文献编号:F2011-018


瞬间的盐激对植物根的存活造成了严重的挑战,这种处理剧烈影响了离子流和皮层细胞的膜电势(MP)。之前在玉米、大麦和拟南芥的研究中发现NaCl诱导K+外流和质膜的去极化。一般情况下,NaCl导致胞质的K+快速下降,有效保持K+的能力是植物抗盐的重要特征,通过K+的流速可以筛选耐盐品种。


为了更进一步阐明NaCl诱导的根部离子和水分运输的早期事件和离子变化的时空结果,使用非损伤微测技术研究了玉米根皮层和中柱细胞的离子流。100mMNaCl处理1min,根部木质部膨压呈指数下降,跨根部的电势快速去极化和木质部K+活性(AK+)短暂下降。这时没有发现大量的Na+释放到木质部导管中。意外发现AK+下降,Na+进入中柱,引起快速的去极化,导致中柱组织的K+外流。这种去极化在根的皮层和中柱细胞之间有显著的差异。根皮层细胞首先去极化,导致K+外流,这时K+从中柱共质体进入皮层,当Na+装载到木质部时,中柱细胞去极化,AK+逐渐恢复。


通过这项研究发现植物根部对NaCl的响应具有时间和空间上的分隔,从皮层到中柱,然后影响到整个根对盐的反应过程,从而为抗盐做出防御性反应。非损伤微测技术和其他技术结合使用,尤其是荧光成像技术,清晰地阐明了Na+的去向和植物对NaCl盐激的响应途径。



图注:玉米根部中柱对20mM和100mMNaCl反应的K+和H+流速的动力学,负值表示外流。





谷粒镉(Cd)低/高积累水稻品种对镉胁迫的不同响应机制(文献编号:C2015-020


中国计量大学朱诚教授利用谷粒镉低积累水稻品种xiushui 11与谷粒镉高积累水稻品种xiushui 110,研究两个品种水稻应对镉胁迫时,产生不同响应机制的原因。


研究检测了镉胁迫后MDA、H2O2的积累以及SOD、CAT、APX的活性,发现xiushui 11的氧化胁迫损伤较弱,其耐受镉胁迫的能力更强。镉含量检测结果显示,xiushui 110相比于xiushui 11,其地上部分积累了更能多的镉。利用非损伤微测技术,检测了根部(地下)与茎杆(地上)的Cd2+、Ca2+、H+流速。结果显示,在100、400 μM Cd2+环境中,xiushui 11根部Cd2+呈外排趋势,而xiushui 110则吸收Cd2+。茎杆部分Cd2+流速检测结果显示,xiushui 11茎杆转运Cd2+的速率显著高于xiushui 110。此外,低Cd2+(100 μM)环境下,xiushui 11泌氢能力强于xiushui 110,H+泵抑制剂钒酸盐处理后,xiushui 110的泌氢能力则更强,这可能与Cd2+抑制水稻根部H+泵活性有关。


以上实验结果表明,xiushui 11的根部具有更强的拒镉能力,其茎杆将根部个转运至地上部分的速率更高。这不仅降低了镉在根部的积累,减弱了镉对根部的毒害作用,而且降低了镉在水稻植株中的积累。


图注:100、400 μM Cd2+条件下,xiushui 11与xiushui 110根部(地下部)及茎杆(地上部)Cd2+流速。负值表示外排。




茎检测相关参考文献


(1)Scanning ion-selective electrode technique and X-ray microanalysis provides direct evidence of contrasting Na+ transport ability from root to shoot in salt-sensitive cucumber and salt-tolerant pumpkin under NaCl stress.(Physiologia Plantarum , C2014-005

(2)Kinetics of xylem loading, membrane potential maintenance,and sensitivity of K+-permeable channels to reactive oxygen species: physiological traits that differentiate salinity tolerance between pea and barley(Plant, Cell and Environment F2014-006
最后修改: 2016-07-25 14:27 由 南极-企鹅.
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