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:HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:4.556
研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
标题:Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K+and Ca2+ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots
作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,Mohammad Alnayef
检测离子/分子指标
K+、Na+、Ca2+
检测样品
水稻根伸长区(距离根尖1.2 mm根表上的点)、成熟区(距离根尖15 mm根表上的点)、根木质部薄壁细胞
离子/分子流实验处理
5日龄水稻水培幼苗80 mM NaCl实时处理
当向WT植株根施加80 mM NaCl(模拟木质部汁液Na+浓度的增加)时,可测到强烈而持续的净Na+吸收(图1A, C)。从功能上讲,这种吸收与根木质部对Na+的重吸收是一致的(无论是通过HKT1;5还是通过一些其他运输系统)。然而,在NIL(SKC1)中,没有这种吸收。相反,敲低(Knockdown, KD)株系表现出木质部薄壁细胞对Na+的净吸收甚至略高于WT(图1A,C)。这些结果与本文全株Na+含量数据结果一致。
然后,研究测定了NaCl对K+在根星状组织(stellar tissue)质膜上传输的影响(图1B,D)。在所有3个株系中,NaCl加入到溶液中,导致了瞬时的净K+外排。从功能上看,在植物体内,这相当于NaCl诱导的K+向蒸腾流中的装载。K+外排速率的大小为NIL(SKC1)>WT>KD,与本研究在NIL(SKC1)株系地上部积累较高的K+结果一致。
图1. 80 mM NaCl实时处理对木质部薄壁细胞净Na+和K+流速的影响。(A, B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-02764)敲低株系(KD)的实时Na+(A)和K+ (B)流速。(C, D)分别为胁迫后30 min内Na+和K+流速的平均值。正值表示吸收,负值表示外排。
图2. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净K+、Na+流速的变化情况。(A)从WT伸长区测得的实时Na+流速。(B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-0.2764)(KD)株系在伸长区测得的Na+吸收峰值。(C)从WT伸长区和成熟区测得的实时K+流速。(D, E )分别为NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5株系伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K+流速。正值表示吸收,负值表示外排。
水稻HKT1;5株系在实时NaCl处理下,引起Ca2+瞬时外排(图3),可能是由于细胞壁的Donnan交换引起的。然而,这种反应在EZ中更为强烈,在瞬时反应结束时,净Ca2+流速值仍然为负值,表明一些活跃的Ca2+外排系统的参与。这种净Ca2+外排的顺序发生了变化,NIL(SKC1)
图3. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净Ca2+流速的变化情况。(A)从WT植物的伸长区和成熟区测得的实时Ca2+流速;(B,C)分别从NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5植株的伸长区和成熟根区测得胁迫后30 min内的平均Ca2+流速。正值表示吸收,负值表示外排。
其他实验结果
NIL(SKC1)植物根伸长区和成熟区HKT1;5的表达均显著高于WT,并且HKT1;5的转录水平随着盐分的升高而显著上调。
盐胁迫下,NIL(SKC1)表现出更敏感的表型,与WT相比,叶子萎蔫和坏死的比例更大,地上部和根干重显著降低。
NIL(SKC1)植株在盐胁迫下积累了很多的K+和Na+。
NIL(SKC1)植株在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低,但在伸长区RBOHD的表达要高得多。同时,与WT相比,NIL(SKC1)植株GORK表达降低,RBOHD表达增加。同时,两个根区的SOS1转录水平都较低。
结论
测试液
0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM KCl, pH 5.5
关键词:盐胁迫;木质部装载;钠;钾;SKC1;HAK5;GORK;RBOHD;表皮;中柱
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