山师王宝山：NMT发现外源B促NaCl胁迫下根排Cl- 为探究硼缓解甜菜盐害机制提供关键证据
基本信息
主题：NMT发现外源B促NaCl胁迫下根排Cl- 为探究硼缓解甜菜盐害机制提供关键证据
期刊：Plant and Soil
影响因子：4.192
研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台
标题：Exogenous boron alleviates growth inhibition by NaCl stress by reducing Cl- uptake in sugar beet (Beta vulgaris)
作者：山东师范大学王宝山、韩国良、Xinxiu Dong、孙利珍
检测离子/分子指标
Cl-
检测样品
甜菜根（距根尖1.5 cm根表上的点）
目的：这项研究旨在更好地了解硼和NaCl之间的相互作用机制，并可能提供改善盐碱地上甜菜生产的方法。
方法：用不同浓度的硼和NaCl处理甜菜幼苗。采用火焰光度计和离子色谱法测定离子含量。采用非损伤微测技术（NMT）和体内吸收系统测定甜菜根系对Cl-的吸收。用qPCR方法测定编码离子转运蛋白的基因的相对表达量。
结果：本研究表明，施用750 μM硼显著缓解了300 mM NaCl对甜菜幼苗的生长抑制作用，表现在干重、鲜重、叶面积、叶绿素含量、净光合速率等方面。植株体内Na+和K+均不受硼处理的影响。然而，硼显著降低了甜菜幼苗的Cl-含量。硼显著上调NaCl胁迫下CLC-b、CLC-c、CLC-f的表达，下调NIP5、NIP6和AKT1的表达。
结论：外源硼通过调控NaCl胁迫下甜菜幼苗Cl-转运降低了甜菜幼苗Cl-含量，这可能与编码Cl-转运蛋白的BvCLC-b、BvCLC-c和BvCLC-f基因在细胞壁依赖的Ca2+信号转导过程中的上调有关。
离子/分子流实验处理
150 mM NaCl处理3 d
木质部液中Cl-浓度的变化很大程度上反映了根中Cl-内流速率和外排速率之间的平衡。研究利用NMT研究了硼对根系Cl-内流和外排速率动态变化的影响（图1）。对于对照组和NaCl处理的植物，根部的Cl-流速在NaCl或NaCl+硼的测试溶液中呈现出一致的趋势。对照组幼苗在NaCl试验溶液中表现出Cl-净流入根部，而在NaCl+硼试验溶液中，幼苗根部的Cl-流速转为外排（图1a）。然而，在NaCl测试液中，根系对150 mM NaCl处理的响应表现出双相性：首先，Cl-在0~2分钟之间内流，然后在3~10分钟之间围绕微弱内流稳定下来。相比之下，在NaCl+硼测试液中根部的Cl-始终呈现外排状态（图1c, d）。
这些结果表明，硼降低了对照和NaCl处理甜菜幼苗根系的Cl-内流，增加了Cl-外排。因此研究推测，硼能减少根部对Cl-的吸收，增加Cl-的外排，从而降低植物的Cl-含量，缓解盐胁迫。
图1. 外源硼对不同处理下甜菜根部的Cl-流速的影响。正值代表Cl-外排，负值代表Cl-吸收。
其他实验结果
- 外源硼显著缓解了盐胁迫对生长的抑制作用。
- 外源硼能改善NaCl引起的叶片面积、叶绿素含量和净光合速率的降低。
- 在NaCl胁迫下，外源硼会降低Cl-含量，但不影响Na+或K+含量。
- 外源硼导致NaCl胁迫下木质部汁液中Cl-浓度降低。
- 外源硼降低了体内Cl-的平均吸收速率。
- 外源硼降低了NaCl胁迫下Cl-进入植株的比例。
- 外源硼调节Cl-、硼、K+和Na+转运蛋白基因的表达。
结论
本研究结果表明，外源硼通过减少Cl-吸收和增加Cl-外排，减少Cl-积累，显著提高叶绿素含量和净光合速率，来缓解NaCl诱导的甜菜幼苗的生长抑制。硼和氯对植物是必需的，尽管每种元素的过量和不足都会抑制生长。因此，适量的硼可能通过上调BvCLC-b、BvCLC-c和BvCLC-f来降低盐胁迫下植物体内过量的Cl-。因此，施用硼可能为改善盐碱地中甜菜的生长提供有效的策略。本研究结果也强调了需要更详细地研究硼和Cl-相互作用的分子机制。
测试液
0.6 mM NaCl, pH 6.5~7.0
0.6 mM NaCl, 750 μM H3BO3, pH 6.5~7.0
NMT实验标准化方案
NMT仪器信息
原文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-021-04946-5
关键词：甜菜；硼；Cl -流速和含量；生长；盐胁迫；植物类