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基本信息

主題：木栓質通過排鈉保鉀及限制水回流促植物耐鹽

期刊：Plant and Soil

影響因子：3.259

研究使用平臺：NMT植物耐鹽創新平臺

標題：Aliphatic suberin confers salt tolerance to Arabidopsis by limiting Na⁺ influx, K⁺efflux and water backflow

作者：蘭州大學王鎖民、王沛

檢測離子/分子指標

Na⁺，K⁺

檢測樣品

擬南芥（WT和cyp86a1突變體）根，距根尖頂端600-800 μm的根表上的點

研究背景（來源：蘭州大學）

土壤鹽漬化是嚴重制約植物生長和作物產量的主要非生物因素之一。耐鹽機制的研究有助于改良植物的抗逆性，對農牧業生產及生態環境的恢復具有重要意義。

相對于鹽生植物，非選擇性的Na⁺吸收是大多數甜土植物對鹽敏感的重要原因，在根系內皮層細胞壁上，一類保護性屏障木栓質被認為在限制Na⁺吸收方面發揮著重要作用，但其作用機制尚不明確。王鎖民教授團隊聯合蘭州大學萃英講席教授、加拿大卡爾頓大學Owen Rowland教授團隊，發現模式植物擬南芥中根內皮層木栓質能限制Na⁺通過跨細胞途徑而非質外體途徑流入維管組織，同時減少水分和K⁺向土壤的回流，從而賦予植物較強的耐鹽性。

離子/分子流實驗處理方法

5周齡水培擬南芥，用50 mM NaCl處理7d

離子/分子流實驗結果

在對照條件下，野生型和cyp86a1突變體的根中有凈Na⁺內流，但在50 mM NaCl處理下，凈Na⁺流速轉為外排（圖1a-b）。當用50 mM NaCl處理時，cyp86a1突變體根中的凈Na⁺外排與野生型根中的Na⁺外排相比，顯著降低了38.5％（圖1b）。沒有NaCl處理時，野生型和cyp86a1均存在凈K⁺內流，盡管cyp86a1根中的K⁺內流速率比野生型低（圖1c-d）。NaCl處理在野生型和cyp86a1根中均引起K⁺外排，但加入50 mM NaCl后，cyp86a1根中的凈K⁺外排量比野生型中的K⁺外排量高1.96倍（圖1c-d）。

圖1

其他實驗結果

•  

  CYP86A1的敲除突變增加了擬南芥對鹽脅迫的敏感性。

• NaCl誘導野生型植物中CYP86A1的表達和木栓化。

• CYP86A1的突變改變了鹽脅迫下離子的積累。

• cyp86a1根的其他陽離子的滲漏量均高于野生型植物的根。

• cyp86a1中的質外體示蹤劑流量不超過野生型。

• CYP86A1的突變改變了擬南芥根的滲透系數。

結論

與野生型植物相比，cyp86a1的脂肪族木栓質缺乏導致鹽脅迫下離子和水更容易穿過內皮層，更多的Na⁺通過跨細胞徑向轉運途徑進入中柱并終到達葉片。這些額外的Na⁺對植物是有毒的，由于葉片K⁺的減少，增加了從根部通過細胞外屏障的外排，從而增強了毒性。

離子流實驗使用的測試液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na₂SO₄, 0.3 mM MES, pH6.0