安徽农大宛晓春：Cl-和氨基酸在K+缓解茶树干旱胁迫中的作用丨NMT水旱胁迫创新科研平台

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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：Cl^-和氨基酸在K⁺缓解茶树干旱胁迫中的作用

期刊：Functional Plant Biology

影响因子：2.617

研究使用平台：NMT水旱胁迫创新科研平台

标题：Chloride andamino acids are associated with K⁺-alleviated drought stress in tea (Camellia sinesis)

作者：安徽农业大学宛晓春、张显晨

 

检测离子/分子指标

NO₃^-，Cl^-

 

检测样品

 

茶树叶肉组织

 

 

中文摘要（谷歌机翻）

 

干旱是影响茶树产量和品质的主要限制因素之一。以前的研究有报告指出，K⁺的施用显着减轻了干旱对茶树造成的损害。然而K⁺缓解干旱胁迫的内在机制仍然不清楚。在我们的研究中，有两个截然不同的品种Taicha12（耐干旱）和Fuyun6（耐干旱）用于研究背后的内在机制K⁺缓解了茶树的干旱胁迫。在本研究中，我们与干旱下的茶树案例进行了比较：在外部K⁺供应下，干旱胁迫的茶树中发现较高的水和叶绿素含量，这证实了外部供应的钾离子在缓解干旱胁迫中的作用。我们还发现，充足的K⁺供应促进了Cl–Taicha12（耐干旱）的叶肉中的累积量高于Fuyun6（干旱敏感）的叶肉中的累积。此外，在“干旱”或“干旱+K⁺”条件下，Fuyun6中未检测到Gly，Cys，Lys和Arg。结果表明Arg和Val的外源供应显着减轻了干旱造成的阜云6的破坏，表明了它们的作用钾对缓解茶树干旱胁迫的作用。总的来说，我们的结果表明氯化物和氨基酸很重要茶树中与K⁺减轻干旱胁迫有关的化学成分。

 

 

离子/分子流实验处理方法

 

用10%PEG或10%PEG+5 mM KCl处理7天

 

 

离子/分子流实验结果

 

之前的研究表明，维持茶树叶肉中的K⁺与耐旱性密切相关。在干旱耐受的Taicha12中，干旱诱导的叶肉K⁺外排显着低于对干旱敏感的Fuyun6。为了进一步确定哪些阴离子可能作为K⁺外排的反离子来保持电荷平衡，所以在干旱胁迫下检测了NO₃^-和Cl^-的流速。在两个不同耐受性的茶树品种中，干旱刺激了第一个叶片的NO₃^-外排，而无论是否施用了K⁺，在两个茶树品种中，干旱诱导的NO₃^-外排均没有显着变化（图1a，b）。

然而，在这两个茶树品种中，干旱引起的叶肉Cl^-外排是明显不同的。在Taicha12和Fuyun6中，干旱引起的叶肉细胞Cl^-外排速率分别为1019.76（图2a）和1396.83 pmol cm^-2s^-1（图2b）。另外，施用外源 K⁺后，叶肉细胞的Cl^-外排减少，表明在“干旱+K⁺”的条件下，Taicha12的总Cl^-外排量比Fuyun6的低（图2c）。

 

 

其他实验结果

 

• K⁺的供应缓解了干旱胁迫下茶树相对含水量和叶绿素含量的降低。

• 在外源K⁺供应下，Taicha12的叶片苹果酸含量增加，Fuyun12中的柠檬酸含量降低。

• 在三种处理下Fuyun6的葡萄糖、果糖和蔗糖含量无显著差异，干旱处理下Taicha12的葡萄糖和蔗糖含量高于对照条件下的含量。

• 干旱胁迫后，Taicha12的氨基酸含量比Fuyun6高。

• 施用Arg和Val显著缓解了干旱胁迫对Fuyun6的影响。

 

 

 

结论

 

本研究发现，Cl^-和氨基酸有助于K⁺缓解干旱胁迫对茶树的影响，而糖（葡萄糖、蔗糖和果糖）的代谢较为复杂。因此，为了进一步揭示其内在机制，可以利用转录组学和蛋白质组学等组学技术来确定K⁺增强茶树抗旱性的途径。

 

 

离子流实验使用的测试液

 

0.5 mM KCl, 1 mM CaCl₂, pH 5.7

 

文章原文：https://www.publish.csiro.au/fp/FP19221

 

2019版《NMT论文集》已出版

 

关键词：氨基酸，氯离子，干旱胁迫，钾离子应用，茶树