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利用非損傷微測技術檢測豌豆根部IAA流速及根表pH

瀏覽次數:4731 發布日期:2018-9-28  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

2018年7月,Plant Physiology刊出了佛山科學技術學院喻敏教授與澳大利亞塔斯馬尼亞大學Shabala教授的鋁毒最新研究成果Boron Alleviates Aluminum Toxicity by Promoting Root Alkalization in Transition Zone via Polar Auxin Transport。

 

研究利用了非損傷微測技術(Non-invasive Micro-test Technology, NMT),檢測了豌豆根部IAA流速及根表pH。IAA流速數據全部利用揚格NMT Physiolyzer®(NMT活體生理檢測儀)完成,根表pH數據利用揚格NMT Physiolyzer®以及MIFE®(非損傷微測技術的一種)共同完成。

 

 

除了兩家通訊單位外,華中農業大學資環學院石磊教授、中科院南京土壤所沈仁芳研究員、南京農業大學資環學院朱毅勇教授課題組,以及德國波恩大學František Baluška教授,均參與了此項研究。

 

硼能夠緩解高等植物的鋁毒,但機制尚不夠明確。本研究利用非損傷微測技術、溴甲酚綠pH檢測等技術,證明了鋁毒抑制根表pH梯度時,硼提升了根表pH梯度,促進過渡區堿化,伸長區酸化。硼明顯降低了過渡區的鋁積累,從而緩解了鋁導致的根部伸長受阻。利用基于非損傷微測技術的NMT Physiolyzer®,檢測IAA流速發現,在IAA極性運輸最活躍的過渡區,硼部分緩解了因為鋁而受到抑制的IAA極性運輸過程。

 

該研究成果解釋了硼緩解鋁毒的新機制,為在酸性土壤施用硼肥,降低植物鋁積累和減輕植物鋁的毒性作用,保障酸性土壤地區農業生產和農產品質量安全等,提供了有力的科學技術支撐,且具有重要的應用前景。

 

-/+B時,Al脅迫不同時間后,根表各區域的pH值。-/+B時,Al脅迫不同時間后,根表各區域的pH值。

 

研究利用非損傷微測技術,檢測根表pH發現,鋁脅迫下,硼可以使過渡區在一定時間內維持相對較高的pH。

 

無論是否施加鋁脅迫,硼處理后根部的伸長率明顯高于對照組。H+-ATPase抑制劑處理后,硼處理組與對照組相比,伸長率的差異消失。同樣,IAA極性運輸抑制劑NPA處理后,硼處理組與對照組相比,原本高于對照組的伸長率的差異(鋁脅迫下)。并且,因為硼所致使的過渡區根表相對較高的pH,因NPA的抑制作用,也消失了。這表明,硼緩解鋁毒,不僅與H+-ATPase有相關性,而且與IAA極性運輸存在某種關聯。

 

-/+B及-/+Al脅迫后,根表各區域IAA流速。正值代表外排。-/+B及-/+Al脅迫后,根表各區域IAA流速。正值代表外排。

 

IAA流速數據結果顯示,過渡區根表IAA外排最大,提示IAA向頂性運輸是從靜止中心經過渡區到達伸長區。這一結果與根表pH梯度的數據是相吻合的,即IAA外排大的位置,根表pH相對較高(過渡區),反之則較低(伸長區)。過渡區較大的IAA外排也一定程度上反映了此區域細胞胞質內的IAA含量較低,從而調控質膜H+-ATPase促進根表堿化。

 

-/+B及-/+Al脅迫后,各處理、各基因型樣品根表pH值。-/+B及-/+Al脅迫后,各處理、各基因型樣品根表pH值。

 

最終結果顯示,硼促進了被極性運輸生長素外排轉運體PIN2驅動的生長素極性運輸,并且引起下游信號對質膜H+-ATPase的調節,使得根表pH升高。這一過程對降低鋁在根尖的積累至關重要。

 

 

佛山科技學院喻敏教授,從2011年開始利用旭月非損傷微測系統,開展離子流、分子流實驗,并于2018年采購了揚格非損傷微測系統。揚格NMT Physiolyzer®除可以檢測離子流外,還可以檢測MIFE®等設備無法檢測的IAA、H2O2、O2等分子的流速。

發布者:旭月(北京)科技有限公司
聯系電話:010-82622628;010-62656315;010-62523549
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