第87期--盐诱导根部离子的时空变化

盐诱导根皮层和中柱细胞的相继去极化说明Na⁺和K⁺进入了木质部导管

图注：玉米根部中柱对20mM和100mMNaCl反应的K+和H+流速的动力学，负值表示外流。

 

瞬间的盐激对植物根的存活造成了严重的挑战，这种处理剧烈影响了离子流和皮层细胞的膜电势（MP）。之前在玉米、大麦和拟南芥的研究中发现NaCl诱导K⁺外流和质膜的去极化。一般情况下，NaCl导致胞质的K⁺快速下降，有效保持K⁺的能力是植物抗盐的重要特征，通过K⁺的流速可以筛选耐盐品种。

为了更进一步阐明NaCl诱导的根部离子和水分运输的早期事件和离子变化的时空结果，使用非损伤微测技术研究了玉米根皮层和中柱细胞的离子流。100mMNaCl处理1min，根部木质部膨压呈指数下降，跨根部的电势快速去极化和木质部K⁺活性（AK⁺）短暂下降。这时没有发现大量的Na⁺释放到木质部导管中。意外发现AK⁺下降，Na⁺进入中柱，引起快速的去极化，导致中柱组织的K⁺外流。这种去极化在根的皮层和中柱细胞之间有显著的差异。根皮层细胞首先去极化，导致K⁺外流，这时K⁺从中柱共质体进入皮层，当Na⁺装载到木质部时，中柱细胞去极化，AK⁺逐渐恢复。

通过这项研究发现植物根部对NaCl的响应具有时间和空间上的分隔，从皮层到中柱，然后影响到整个根对盐的反应过程，从而为抗盐做出防御性反应。非损伤微测技术和其他技术结合使用，尤其是荧光成像技术，清晰地阐明了Na⁺的去向和植物对NaCl盐激的响应途径。

 

关键词：大麦，玉米，膜电位，木质部装载，非损伤微测技术

参考文献：Wegner LH, et al. Plant, Cell and Environment, 2011, 34: 859 - 869.

 

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