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4月8日，某研究所将NMT技术应用于钙信号研究，测试样品为小麦，测试指标为Ca2+，在旭月研究院完成实验。| 5月9号，某研究院将NMT技术应用于逆境生理领域，测试样品为黄瓜幼苗，测试指标为NO3-、NH4+，在旭月研究院完成实验。| 6月2号，某研究院将NMT技术应用于逆境胁迫领域，测试样品为棉花苗，测试指标为Ca2+、H+、K+、Na+、IAA，在旭月研究院完成实验。| 6月5号，某研究院将NMT技术应用于植物逆境领域，测试样品为苜蓿，测试指标为K+，在旭月研究院完成实验。| 6月9号，某研究所将NMT技术应用于水稻逆境领域，测试样品为水稻，测试指标为Na+、Ca2+，在中国科学院植物研究所完成实验。| 6月11号，某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域，测试样品为酵母细胞，测试指标为IAA，在旭月研究院完成实验。| 6月16号，某高校将NMT技术应用于昆虫研究，测试样品为昆虫，测试指标为Ca2+、K+，在旭月研究院完成实验。| 6月19号，某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域，测试样品为拟南芥，测试指标为Ca2+，在旭月研究院完成实验。|

IJMS联盟专家S Shabala等：盐胁迫下NHXs调节耐盐水稻叶肉排Na+、K+速率下降 为水稻耐盐研究提供新见解

 

基本信息

主题：盐胁迫下NHXs调节耐盐水稻叶肉排Na+、K+速率下降 为水稻耐盐研究提供新见解

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：6.208

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：Evolutionary Significance of NHX Family and NHX1 in Salinity Stress Adaptation in the Genus Oryz

作者：西悉尼大学Celymar Angela Solis、Miing-Tiem Yong、陈仲华、佛山大学Sergey Shabala

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

水稻叶肉细胞

 

解读人

胡雪菲，东北农业大学博士，研究方向盐碱胁迫。

 

中文摘要

水稻(Oryza sativa)是世界上相当一部分人口的主要作物，对土壤盐分高度敏感;然而，一些野生稻属植物可以在高盐环境中生存。钠/氢反转运蛋白(NHX)家族成员参与植物Na+稳态，并在植物耐盐性中发挥重要作用。本研究通过分析栽培稻和野生稻NHX家族成员的系统发育、保守结构域、三级结构、表达模式和生理特征，揭示了NHX在水稻耐盐性中的作用。系统发育分析表明，NHX家族可分为与亚细胞定位直接相关的3个亚家族:内膜亚家族、质膜亚家族和液泡亚家族(vNHX1)。系统发育和结构分析表明，vNHX1s从链藻(如Klebsormidium nitens)进化而来，在包括水稻在内的所有主要陆地植物谱系中数量丰富且高度保守。此外，我们发现组织耐受性是野生水稻耐盐性的关键性状。耐盐野生稻品种O. alta, O. latifolia,和O. coarctata叶片叶肉中Na+积累增加，Na+外排减少。在影响组织耐盐性的关键基因中，NHX1和SOS1/NHX7的表达与水稻品种间的耐盐性呈显著相关。该研究揭示了植物NHXs的进化起源及其在水稻物种组织耐受性中的作用，并为在耐盐水稻品种的发育过程中纳入该性状提供了依据。

 

离子/分子流实验处理方法

营养期水稻盐度（EC = 12 dS m-1）胁迫4周。

 

离子/分子流实验结果

为了证实组织耐盐性是野生水稻耐盐性的关键性状以及NHXs与其他转运体同组织耐盐性的相关性，故采用非损伤微测技术（MIFE）比较盐胁迫下耐盐与非耐盐水稻叶肉细胞中Na+、K+的外排速率。结果表明与非耐盐水稻O. brachayantha， O. sativa（ IR29）, and O. sativa （Koshihikari）相比大多数耐盐水稻表现出相对较低的Na+外排。此外，高耐盐水稻Pokkali, O. latifolia, O. alta,和O. coarctata叶片叶肉细胞的稳态K+流速不受盐度处理的影响，而其他水稻物种则表现出显著的NaCl诱导的K+外排。此结果与HKT1和SOS1的上调高度相关。

 

图1

图1. 白色柱为对照，绿色柱为盐胁迫处理下，负值代表外排，正值代表吸收。

图2. Shift in K+ fluxes comparison to relative gene expression under salinity stress of HAK1, HKT1, SOS1, and NHX.

 

 

其他实验结果

  • NHXs存在于多种绿色植物物种中，可能起源于链藻(Klebsormidium nitens)。
  • NHX1在稻属中高度保守，总保守率为93.9%。
  • 耐盐野生水稻品种(O. latifolia、O. alta和O. coarctata)在营养阶段积累的Na+离子比大部分非耐盐性水稻品种多，但不影响其在盐胁迫下的生理表现。
  • 高亲和钾转运蛋白1 (HAK1)，高亲和钾转运蛋白1;4 (HKT1)， Na+/H+反转运蛋白(SOS1/NHX7)和液泡Na+固存蛋白(NHX1和VHA-c)，在耐盐栽培稻和野生稻中，显著上调。
  • 叶肉细胞Na+的外排与HKT1和SOS1的上调高度相关。

 

结论

在本研究中，我们评估了野生稻和栽培稻的耐盐性。NHX转运体的比较序列分析和基因表达分析为水稻物种组织耐受性的多样化和进化提供了新的思路。在水稻中，尽管不同水稻种在分类上有亲缘关系，且序列高度保守，但这些NHX基因的序列差异及表达引起的叶片Na+、K+流动与积累的差异足以导致其耐盐性差异。其进化分化及与组织耐受性的关联，将有助于发现新的有用种质资源，增加耐盐水稻的遗传变异。

 

测试液

Na+：1.0 NaCl mM，0.1 mM CaCl2，pH 6.0

K+：50 mM KCl，0.1 mM CaCl2，pH 6.0

 

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统


文章原文：https://doi.org/10.3390/ijms23042092

 

供稿：胡雪菲

编辑：叶斌，刘兆义

 

关键词：Na+；K+；盐胁迫；NHXs；水稻；叶肉细胞；植物类

 

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