北林陳少良：NMT發現鹽脅迫下耐鹽楊樹根吸氧更多促線粒體呼吸以激活H+泵促排Na+

基本信息

主題：NMT發現鹽脅迫下耐鹽楊樹根吸氧更多促線粒體呼吸以激活H⁺泵促排Na⁺

期刊：Tree Physiology

影響因子：3.665

研究使用平臺：NMT植物耐鹽創新平臺

標題：NaCl-altered oxygen flux profiles and H⁺-ATPase activity in roots of two contrasting poplar species

作者：北京林業大學陳少良、馬秀英、鄧晨、李金克

檢測離子/分子指標

O₂，Na⁺，H⁺

檢測樣品

胡楊（Poplus euphratica）、群眾楊（Poplus popularis）的根，距根尖100、600、1100、1600、2100、2600、10000、10500、11000、11500、12000、12500 μm根表上的點。

維持線粒體呼吸對于H⁺泵ATP在鹽脅迫下排出Na⁺至關重要。本文研究了NaCl脅迫對胡楊（耐鹽）和群眾楊35-44（鹽敏感）O₂吸收、線粒體呼吸和H⁺-ATPase活性的影響。與群眾楊相比，胡楊根系在NaCl脅迫（150 mM）下表現出更強的Na⁺外排能力。用Pb(NO₃)₂染色進行的細胞化學分析表明，在長期（LT）增加鹽脅迫（50~200 mM NaCl, 4周）的過程中，胡楊根細胞比鹽敏感的楊樹保留了更高的H⁺水解活性。質子泵的長期持續激活需要通過有氧呼吸來提供持久的能量（ATP）。利用非損傷微測技術（NMT）對鹽脅迫下根系O₂吸收的種類、空間和時間差異進行了研究。雖然鹽誘導的O₂瞬態動態變化與高滲沖擊（255 mM甘露醇）引起的O₂的劇烈下降有明顯區別，但胡楊在NaCl實時處理（150 mM）時的吸氧量下降幅度小于群眾楊。短期（ST）處理（150 mM NaCl, 24 h）刺激了胡楊根系O₂的內流，LT處理胡楊根系O₂的內流速率沿根軸增加，而群眾楊的根系O₂內流速率則隨鹽度的增加而下降。在ST和LT脅迫期間，高濃度NaCl（150、200 mM）處理下，O₂內流速率的空間定位表明，根尖區比伸長區更易受到影響。藥理學實驗表明，當線粒體呼吸抑制劑NaN₃抑制O₂的吸收時，鹽漬化的根中的Na⁺外排和H⁺-ATPase活性會受到相應的抑制。因此研究認為，穩定的線粒體呼吸使胡楊根細胞的H⁺-ATPase能在鹽環境下維持Na⁺穩態。

離子/分子流實驗處理

1. 150 mM NaCl或255 mM等滲甘露醇實時處理。

2. 短期脅迫（ST）：150 mM NaCl脅迫24 h。

3. ST脅迫之后，2 mM NaN₃（線粒體呼吸抑制劑）處理20 min。

4. 長期脅迫（LT）：NaCl濃度從第一周的50 mM開始，每周增加50 mM，最后一周達到200 mM。

利用NMT在通常觀察到峰值的根尖區和伸長區檢測O₂流速。流速數據顯示，兩種楊樹根系均有O₂的凈流入，但群眾楊的流速比胡楊的流速大30~42 pmol cm^-2s^-1（圖1）。根尖區（距根尖0.1~2.6 mm）O₂內流速率大于伸長區（距葉尖10.0~12.5 mm, 圖1）。