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JIPB山师王宝山、袁芳:NMT发现二色补血草串珠盐腺比正常盐腺泌Na+强 为揭示串珠盐腺的发育及其促耐盐机制提供证据


 

基本信息

主题:NMT发现二色补血草串珠盐腺比正常盐腺分泌Na+能力更强为串珠盐腺的发育及促进耐盐提供依据

期刊:Journal of Integrative Plant Biology

影响因子:9.106

研究使用平台:NMT盐碱胁迫创新平台

标题:Bracelet salt glands of the recretohalophyte Limonium bicolor: Distribution, morphology, and induction

作者:山东师范大学王宝山、袁芳、赵博庆

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

二色补血草叶片的表皮细胞和盐腺

 

中文摘要

盐生植物在含盐环境中完成它们的生命周期。重盐植物二色补血草进化出了一种特殊的盐分泌结构,即盐腺,它分泌Na+以避免盐伤害。典型的二色补血草盐腺由16个细胞组成,具有4个荧光焦点和4个分泌孔。该研究发现泌盐盐生植物二色补血草的叶柄基部表皮具有特殊的串珠盐腺(因其在330–380nm激发光下具有串珠状的自发荧光点而命名),区别于位于叶片表面的十六细胞盐腺。串珠盐腺包含16个以上的细胞和4个以上的分泌孔。叶圆盘分泌测量和非损伤微测技术表明,串珠盐腺比正常盐腺分泌更多的Na+,这有助于保持叶片的低Na+水平以保护叶片。细胞分裂素处理诱导串珠盐腺分化,当用活体荧光显微成像仪追踪时,发育的盐腺没有显示出进一步的分化,即使观察到新的盐腺发育和叶片扩展。转录组揭示了一个NAC转录因子,该转录因子参与串珠盐腺的发育,这一点已被其基因组编辑和在二色补血草中的过表达所证实。这些发现揭示了串珠盐腺的发育,并可能促进耐盐作物的工程。

 

离子/分子流实验处理方法

3个月的二色补血草不同浓度的NaCl(0、50、200和400 mM)处理7天

 

离子/分子流实验结果

由于发现二色补血草叶柄基部串珠盐腺的具有较多的泌盐孔,我们进行了非损伤微测技术(NMT)以准确测量Na+从盐腺流出(图1)。我们记录了Na+沿着叶柄在所有位置的串珠盐腺Na+的流出。同时,我们使用了表皮细胞作为阴性对照。串珠盐腺在叶柄基部表现出较大的钠离子外排正常盐腺(图2)。此外,NaCl处理组显示出比对照组更多的Na+流出。因此,在二色补血草叶柄基部的串珠盐腺比正常盐腺分泌盐的能力更强。

 

图1.通过非损伤微测技术(NMT)测量单个盐腺分泌。表皮细胞(PC)作为阴性对照。

图2.不同叶位单个盐腺净Na+流出量。数据为基于20个数据的10个重复的平均值,每15秒钟在5分钟内收集的数值。

 

 

其他实验结果

  • 串珠盐腺存在于叶柄基部,比正常盐腺具有更多的荧光焦点和分泌孔。
  • 用6-BA处理促进串珠盐腺的发育。
  • 叶柄和叶片的RNA-seq分析阐明了诱导串珠盐腺形成的可能机制。
  • LbNAC4转录因子参与串珠盐腺发育。

 

结论

串珠盐腺分布于二色补血草叶柄基部,是泌盐盐生植物中首次报道的全新的盐腺类型,其高效泌盐机制有助于叶片抵御高盐胁迫,对作物抗盐性状的改良并最终培育具有盐腺的抗盐作物具有重要的现实意义和应用前景。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.5

 

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统


文章原文:https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13417

 

供稿:赵博庆

编辑:叶斌,刘兆义

 

关键词:Na+;表皮细胞;盐胁迫;二色补血草;串珠盐腺;植物类