渗透胁迫后拟南芥根表皮细胞膨压恢复中离子吸收的作用

图注：渗透胁迫诱导的细胞膨压和K+离子流的动力学变化。高渗处理导致膨压快速下降，同时K+内流增加，膨压在40min时恢复，K+内流减小。

 

提高作物的抗旱是植物生理学家和农业生物技术学家长期面临的挑战。近年来提高作物抗旱的工作集中在转基因研究中，但是目前还没有报道说明转基因作物在大田中能够显著提高作物的抗旱性。

高渗胁迫（干旱）导致大量无机离子进入植物细胞，但是细胞膨压恢复的直接证据一直以来很缺乏。科学家用非损伤微测技术和压力探针技术同时测定了渗透胁迫下的拟南芥根表皮细胞离子流和膨压的变化，发现在高渗胁迫（100/100mM的甘露醇/山梨醇处理）处理后，细胞膨压从0.65 MPa快速下降到0.25 MPa。处理后的2-10min内启动膨压恢复，伴随着K⁺、Cl^-和Na⁺吸收的大量增加。大多数细胞在胁迫后的40-50min内细胞的膨压恢复了90%。结合电压钳和非损伤微测技术发现膨压恢复的过程是由于电压门控的K⁺转运体在细胞质膜上的调节作用。

这项研究通过非损伤微测技术直接获得了细胞离子流的变化，这种变化和细胞膨压的改变相关，为理解干旱的机理提供了证据。在将来的研究中，研究人员可以使用其他的渗透调节物质处理，用非损伤微测技术研究离子流与渗透调节的作用，发现提高抗旱的物质。

 

关键词：高渗胁迫（Hyperosmotic stress）；细胞膨压（Cell turgor）；非损伤微测技术

参考文献：Shabala SN, Lew RR. Plant Physiology, 2002, 129: 290–299.

 

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