滲透脅迫后擬南芥根表皮細胞膨壓恢復中離子吸收的作用

滲透脅迫后擬南芥根表皮細胞膨壓恢復中離子吸收的作用

注：滲透脅迫誘導的細胞膨壓和K+離子流的動力學變化。高滲處理導致膨壓快速下降，同時K+內(nèi)流增加，膨壓在40min時恢復，K+內(nèi)流減小。

       提高作物的抗旱是植物生理學家和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)人員長期面臨的挑戰(zhàn)。近年來提高作物抗旱的工作集中在轉(zhuǎn)基因研究中，但是目前還沒有報道說明轉(zhuǎn)基因作物在大田中能夠顯著提高作物的抗旱性。

       高滲脅迫（干旱）導致大量無機離子進入植物細胞，但是細胞膨壓恢復的直接證據(jù)一直以來很缺乏。科學家用非損傷微測技術(shù)和壓力探針技術(shù)同時測定了滲透脅迫下的擬南芥根表皮細胞離子流和膨壓的變化，發(fā)現(xiàn)在高滲脅迫（100/100mM的甘露醇/山梨醇處理）處理后，細胞膨壓從0.65 MPa快速下降到0.25 MPa。處理后的2-10min內(nèi)啟動膨壓恢復，伴隨著K⁺、Cl^-和Na⁺吸收的大量增加。大多數(shù)細胞在脅迫后的40-50min內(nèi)細胞的膨壓恢復了90%。結(jié)合電壓鉗和非損傷微測技術(shù)發(fā)現(xiàn)膨壓恢復的過程是由于電壓門控的K⁺轉(zhuǎn)運體在細胞質(zhì)膜上的調(diào)節(jié)作用。

       這項研究通過非損傷微測技術(shù)直接獲得了細胞離子流的變化，這種變化和細胞膨壓的改變相關(guān)，為理解干旱的機理提供了證據(jù)。在將來的研究中，研究人員可以使用其他滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)處理，用非損傷微測技術(shù)研究離子流與滲透調(diào)節(jié)的作用，篩選提高植物抗旱性的物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高滲脅迫（Hyperosmotic stress）；細胞膨壓（Cell turgor）；非損傷微測技術(shù)

參考文獻：Shabala SN, Lew RR. Plant Physiology, 2002, 129: 290–299.

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