氮高效机制：排H⁺促N吸收同化能力检测

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经典案例

Nat Commun 南农朱毅勇：NMT发现质子泵基因OSA1促水稻根排H⁺ 为OSA1促NH₄⁺吸收同化的机制提供证据

 

推荐实验设备

NMT植物养分高效机制分析仪（NMT300-NMP-YG/XY）

 

实验意义

探究氮高效材料的氮高效吸收利用机制，是否与该材料的质膜H⁺-ATPase活性强，通过向胞外排H⁺，在质膜表面形成有效的H⁺电化学梯度，提升NH₄⁺、NO₃^-吸收效率，同时有效地将胞内NH₄⁺同化产生的H⁺及时排出胞外，维持胞内环境pH稳态有关。

 

检测指标

H⁺

 

样品培养及处理

苗龄

苗龄无强制要求。该实验使用苗期样品较多，常见样品苗龄参考：

拟南芥：1~4周

水稻：1~5周

烟草：1~3周

杨树：4~7周

棉花：1~4周

 

培养方式

水培、琼脂培养基、土培、沙培均可，推荐使用水培和琼脂培养，其次是沙培和基质较松散的土培。

 

样品选取

1.植株选取

选取状态良好且外观形态在组内占主流的植株。

2.根选取

1）主根或侧根均可，同一研究需保持一致，即都是主根或都是侧根

2）同一组内，根长、根直径、根颜色尽量一致

3）优先新生根或嫩根

 

检测流程

前处理

1.将样品取出，使用滤纸条和样品固定专用树脂块将样品的一条根，按压固定在培养皿底部。体积较小样品，可整株置于培养皿中；如体积较大，剪取目标根并固定好。

样品固定

2.加入测试液浸没根，静置30min，不同规格的培养皿对应加入测试液体积：

35/60/90 mm培养皿，分别对应4/10/40 mL测试液

 

样品前处理视频

 

检测过程

1.检测位点：根成熟区。距离根尖顶点5000μm的位置。

2.检测时长：5-10分钟

3.重复数：n≥8，即每组检测不少于8条根。如同一株样品有多条根符合检测要求，可在同一株上取不止1条根，一组内使用的植株数不可少于3株

 

耗材清单

测试液：a mM NH₄Cl，b mM Ca(NO₃)₂，0.2 mM MES, pH5.8（NH₄⁺、NO₃^-浓度与培养/处理环境保持一致）

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检测参数

1.物镜倍数：4倍（根直径≥200μm）；10倍（根直径＜200μm）

2.采样规则：X-30

3.传感器--样品表面距离：5μm

 

参考文献

1. 许越.非损伤微测技术—2022[J].NMT通讯,2023(01):3-9.DOI:10.5281/zenodo.8227586.

2.Sun Q, Zhai L, Zhao D, et al. Kinase MxMPK4-1 and calmodulin binding protein MxIQM3 enhance apple root acidification during Fe deficiency. Plant Physiol. 2022 Dec 19:kiac587. doi: 10.1093/plphys/kiac587

3.Ye J, Tian W, Zhou M, et al. STOP1 activates NRT1.1-mediated nitrate uptake to create a favorable rhizospheric pH for plant adaptation to acidity. Plant Cell. 2021 Sep 15:koab226. doi: 10.1093/plcell/koab226.

4.Lu Y, Deng S, Li Z, et al. Physiological Characteristics and Transcriptomic Dissection in Two Root Segments with Contrasting Net Fluxes of Ammonium and Nitrate of Poplar Under Low Nitrogen Availability. Plant Cell Physiol. 2021 Sep 11:pcab137. doi: 10.1093/pcp/pcab137.