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EEB:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制


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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。

 

 

基本信息
主题:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制
期刊:Environmental and Experimental Botany
标题:The loss of RBOHD function modulates root adaptive responses to combined hypoxia and salinity stress in Arabidopsis
作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,扬州大学Wang Feifei
 

 

检测指标
K+、Ca2+、Na+、Cl-

 

 

检测样品
拟南芥根伸长区(距根尖0.4 mm根表上的点)和成熟区(距根尖5 mm根表上的点)

 

 

中文摘要(谷歌机翻)
自然界中的盐分胁迫通常伴随着土壤涝。施加的约束这种额外的胁迫对从根到芽的Na+和Cl-转运具有深远的影响,因此影响某些基本离子(例如K+或Ca2+)的稳态并影响植物的生长。但是,其基本机制仍然未知。在这项研究中,我们使用了生理学(离子通量测量MIFE)和成像(荧光染料)技术的比较调查呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(RBOHD)在糖尿病中的作用拟南芥根对盐度和低氧胁迫的综合反应。我们发现与单独的盐胁迫相比,胁迫对植物的损害更大,而rbohD突变体对盐的损害更大。与野生型(WT)相比,对两种处理均敏感。轻度缺氧应激(根系暴露到N2球形溶液中48 h)减少了盐度对N2强度的有害影响NaCl诱导的野生型根系钾离子流失;但是,在rbohD突变体。在盐处理过的植物中,缺氧的发生导致Na+和Cl-的吸收增加缺乏功能性RBOHD蛋白但不是野生型的植物。rbohD突变体缺乏胁迫下H2O2产生的能力并比WT积累更多的Ca2+和Na+盐度和综合压力。这些结果表明RBOHD在下游Ca2+信号和H2O2产生的调节,从而影响植物离子动态平衡,缺乏功能性RBOHD蛋白会损害植物的抗逆能力在盐度和综合压力下尽量减少Na+的积累。

 

 

离子/分子流实验处理方法
(1)10日龄拟南芥幼苗(Col-0 and rbohD),在对照和低氧胁迫下(48 h incubation in N2-bubbled solution),50mM NaCl瞬时胁迫,测K+流速。
(2)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定Na+和Cl-流速。
(3)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定K+和Ca2+流速。

 

 

 

离子/分子流结果
在WT和rbohD突变体中,瞬时盐胁迫在根系伸长区和成熟区都诱导了显著的K+外排(图2A,B),伸长区的反应更强。在任何一个区域,rbohD和WT之间的K+损失没有显著差异(P<0.05)(图1A,B)。当幼苗在轻度缺氧条件下预处理,NaCl诱导的K+外排在WT植株的成熟区显著减弱,而rbohD植株的成熟区则不明显(图1D)。在伸长区,基因型之间没有这种差异(图1C)。然而,在rbohD和WT植物中,轻度缺氧预处理使NaCl诱导的K+从伸长区外排量减少了约2倍(图1A,C)。
 

图1

在用50 mM NaCl处理的根中,低氧导致rbohD突变体根部的净Na+和Cl-吸收瞬时增加(图2)。除了成熟区低氧诱导的Na+吸收外,WT根中没有观察到这种效应(图2B)。WT根中的净Na+内流量也显著低于rbohD突变体(图2B)。在这两个区域中,没有测量到对低氧处理响应的净K+流速的显著变化(图3A,B),并且低氧胁迫的开始引起了两个区域向瞬时净Ca2+流出的转变(图3C,D),两个基因型之间没有显着差异。然而,盐胁迫48h后,WT比rbohD突变体在伸长区有更多的Ca2+内流(图3C)。

图2

图3

其他实验结果
盐分和低氧复合胁迫比盐胁迫对植物造成的危害更大。
在盐胁迫和复合胁迫下,rbohD的H2O2产生受到干
编码ROS产生、离子转运蛋白、ABA反应蛋白和缺氧反应蛋白的关键基因受到RBOHD突变的不同调控。 。
 

 

结论
我们的研究结果表明,RBOHD蛋白活性的丧失增加了植物对缺氧和盐分胁迫的敏感性,这是由于H2O2的产生减少,降低了植物在盐分和复合胁迫下保持K+和减少Na+积累的能力。

 

 

离子流实验使用的测试液
0.5 mM KCl , 0.1 mM CaCl2, pH 5.6

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847218315211

 

                                                               2019版《NMT论文集》已出版

关键词:非损伤微测技术,K+、Ca2+、Na+、Cl-流速,耐盐