鹽脅迫研究NMT標(biāo)準(zhǔn)化方案

一、視頻資源

NMT專家北大鹽脅迫應(yīng)用報告

(一作講解)鈣參與鹽脅迫下作物酚類積累的GABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

鹽脅迫下綠豆葉肉細(xì)胞鈣離子流變化情況丨NMT實驗奇想第19期

鹽酸浸泡與正常處理下竹子根部對比實驗丨NMT實驗奇想第12期

鹽脅迫下綠豆葉肉細(xì)胞鈉離子流速探究丨NMT實驗奇想

孫?。篘MT非損傷微測技術(shù)在植物抗逆研究中的應(yīng)用

訪談：Plant Biotechnol J抗鹽文章NMT思路

質(zhì)子（H⁺）驅(qū)動力與植物抗鹽研究

二、參考文獻(xiàn)

C2019-006，周揚(yáng)、江行玉，海南大學(xué)，BMC Plant Biology ，擬南芥，根部分生區(qū)（距離根尖120μm），Na⁺、H⁺
Co-expression of SpSOS1 and SpAHA1 in transgenic Arabidopsis plants improves salinity tolerance

C2019-022，謝潮添，集美大學(xué)，Algal research，紫菜，K⁺、Na⁺、H⁺

K⁺ and Na⁺ transport contribute to K⁺/Na⁺ homeostasis in Pyropia haitanensis under hypersaline stress

C2019-026，王瑋、王文強(qiáng)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、棗莊學(xué)院，J of integr plant biol，小麥，根部分生區(qū)，Na⁺、K⁺、H⁺

The involvement of wheat (Triticum aestivum L.) U-box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 in salt stress tolerance

C2017-038，何正權(quán)、邱文敏，三峽大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，Environ Exp Bot，擬南芥，根，Na⁺、H⁺

Overexpression of cysteine protease gene from Salix matsudana enhances salt tolerance in transgenic Arabidopsis

C2018-026，張國平，浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)系，浙江省作物種質(zhì)資源重點實驗室，Plant Cell Physiol ，大麥，根部成熟區(qū)，K⁺、Ca²⁺、H⁺

A Sodium Transporter HvHKT1;1 Confers Salt Tolerance in Barley via Regulating Tissue and Cell Ion Homeostasis

C2019-002，孫健、李宗蕓，江蘇師范大學(xué)，J Exp Bot ，甘薯，根，K⁺、H⁺、Ca²⁺、Na⁺

Root-zone-specific sensitivity of K⁺-and Ca²⁺-permeable channels to H₂O₂ determines ion homeostasis in salinized diploid and hexaploid Ipomoea trifida

C2019-004，陳少良，北京林業(yè)大學(xué)，New Phytol，楊樹，根（距離根尖300-400μm），NO₃^-

Amelioration of nitrate uptake under salt stress by ectomycorrhiza with and without a Hartig net

C2019-016，郭巖、楊永青，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，Nature Commun，擬南芥，根部分生區(qū)，Na⁺、H⁺

Calcium-activated 14-3-3 proteins as a molecular switch in salt stress tolerance

C2019-020，李召虎，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，New phytol，棉花、擬南芥，根，Ca²⁺、K⁺、Na⁺

Phosphatase GhDsPTP3a interacts with annexin protein GhANN8b to reversely regulate salt tolerance in cotton (Gossypium spp.)

C2019-033，楊潤強(qiáng)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，F(xiàn)ood and Chem Toxicol，大麥，Ca²⁺

Ca²⁺ involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in germinated hulless barley under NaCl stress

C2019-037，別之龍，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，J Exp Bot，距離根尖1mm，黃瓜幼苗， K⁺

Tissue-specific respiratory burst oxidase homologue -dependent H₂O₂ signaling to the plasma membrane H⁺-ATPase confers potassium uptake and salinity tolerance in Cucurbitaceae

C2018-009，別之龍/黃遠(yuǎn)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，J EXP BOT，葉脈/葉片/根，Na⁺/K⁺

Salt tolerance mechanisms in pumpkin species (Cucurbita)

C2017-026，別之龍，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，J EXP BOT，根/下胚軸，Na⁺/H⁺

Root respiratory burst oxidase homologue-dependent H₂O₂ production confers salt tolerance on a grafted cucumber by controlling Na⁺ exclusion and stomatal closure

C2016-003，張明才，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，J EXP BOT，根，Na⁺/K⁺/H⁺

Increased abscisic acid levels in transgenic maize overexpressing AtLOS5 mediated root ion fluxes and leaf water status under salt stress

C2016-002，柳參奎，東北林業(yè)大學(xué)，PLANT BIOTECHNOL J，根，Na⁺

Conserved V-ATPase c subunit plays a role in plant growth by influencing V-ATPase-dependent endosomal trafficking

C2015-032，鄭海雷，廈門大學(xué)，Scientific Reports，根，Na⁺/K⁺

Hydrogen sulfide enhances salt tolerance through nitric oxide mediated maintenance of ion homeostasis in barley seedling roots

C2015-030，張洪霞，中科院上海植物生理生態(tài)研究所，PLANT BIOTECHNOL J，根，Na⁺

Overexpression of the PtSOS2 gene improves tolerance to salt stress in transgenic poplar plants

C2015-005，種康，中科院植物所，Cell，根，Ca²⁺

COLD1 Confers Chilling Tolerance in Rice

F2015-008，PLANT CELL ENVIRON ，黃藻，H⁺/K⁺ Na⁺

Mechanisms underlying turgor regulation in the estuarine alga Vaucheria erythrospora (Xanthophyceae) exposed to hyperosmotic shock

F2014-006，PLANT CELL ENVIRON ，根木質(zhì)部，K⁺

Kinetics of xylem loading， membrane potential maintenance，and sensitivity of K⁺-permeable channels to reactive oxygen species: physiological traits that differentiate salinity tolerance between pea and barley

C2013-021，余迪求，中科院西雙版納熱帶植物園，Plant Journal，根，K⁺

Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance

C2012-020，魏建華，北京市農(nóng)林科學(xué)院，PLANT CELL ENVIRON ，根，K⁺/H⁺

HbCIPK2, a novel CBL-interacting protein kinase from halophyte Hordeum brevisubulatum, confers salt and osmotic stress tolerance

C2012-010，陳少良，北京林業(yè)大學(xué)，Plant Physiology，根尖，Na⁺/K⁺/H⁺/Ca²⁺

Paxillus involutus strains MAJ and NAU mediate K⁺/Na⁺ homeostasis in ectomycorrhizal Populus × canescens under NaCl stress

C2010-004，陳少良，北京林業(yè)大學(xué)，PLANT CELL ENVIRON ，愈傷組織細(xì)胞，Na⁺/K⁺/H⁺/Ca²⁺

H₂O₂ and cytosolic Ca²⁺ signals triggered by the PM H+-coupled transport system mediate K⁺/Na⁺ homeostasis in NaCl-stressed Populus euphratica cells

C2010-002，郭巖，北京生命科學(xué)研究所，Plant Cell，根，H⁺

The Arabidopsis chaperone J3 regulates the plasma membrane H⁺-ATPase through interaction with the PKS5 kinase

C2009-004，陳少良，北京林業(yè)大學(xué)，Plant Physiology，根，Na⁺/Cl^-/H⁺

NaCl-induced alternations of cellular and tissue ion fluxes in roots of salt-resistant and salt-sensitive poplar species

三、常測哪些指標(biāo)

1、直接相關(guān)
Na⁺、K⁺、Ca²⁺、H⁺、Cl^-

2、間接相關(guān)

Mg²⁺、NO₃^-、NH₄⁺、Cd²⁺

四、檢測這些離子流、分子流，有什么生物學(xué)意義

1）K⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

與野生型擬南芥相比，wrky8-1突變體在鹽脅迫下K⁺外排更明顯，而vq9突變體的K⁺外排速率更低，為WRKY8與VQ9基因參與調(diào)控植物在鹽脅迫下的 Na⁺/K⁺離子動態(tài)平衡提供了直接有效的證據(jù)。

Hu Y et al. Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance. Plant J. 2013;74(5):730-745.

b.案例2

以中國春、洲元9369和長武134等3種耐鹽性不同小麥品種為材料, 采用非損傷微測技術(shù)檢測鹽脅迫2 d后的根系K⁺離子流變化。結(jié)果表明鹽脅迫下, 小麥根際的K⁺大量外流, 鹽敏感品種中國春K⁺流速顯著高于耐鹽品種長武134。另外，通過對植株體內(nèi)的Na⁺、K⁺含量進(jìn)行測定，共同發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下造成小麥組織器官中Na⁺/K⁺比上升的主要原因是根系K⁺大量外流和Na⁺的過量積累, 耐鹽性不同的小麥品種間差異顯著, 并認(rèn)為根系對K⁺的保有能力可能是作物耐鹽性評價的一個重要指標(biāo)。

王曉冬,王成,馬智宏,侯瑞鋒,高權(quán),陳泉.短期NaCl脅迫對不同小麥品種幼苗K⁺吸收和Na⁺、K⁺積累的影響.生態(tài)學(xué)報,2011,31(10):2822-2830.
1）Na²⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

研究利用非損傷微測系統(tǒng)（NMT），檢測了PtVP1.1高表達(dá)白楊與野生型經(jīng)0/150 mM NaCl處理后，根部分生區(qū)、伸長區(qū)、成熟區(qū)的Na⁺、H⁺流速。結(jié)果顯示，正常生長環(huán)境下，兩組樣品根部Na⁺流速無差異，對照組H⁺吸收速率更高。鹽脅迫時，PtVP1.1高表達(dá)白楊相比于野生型，其根部具更強(qiáng)的排Na⁺吸H⁺能力（Na⁺外排速率、H⁺吸收速率均高與野生型）。這一結(jié)果為PtVP1.1提升木本植物耐鹽性提供了活體生理證據(jù)。

Yang Y et al. Overexpression of a Populus trichocarpa H⁺-pyrophosphatase gene PtVP1.1 confers salt tolerance on transgenic poplar. Tree Physiol. 2015;35(6):663-677.

b.案例2

北京林業(yè)大學(xué)陳少良實驗室NMT測定了抗鹽品種胡楊和鹽敏感型品種群眾楊根、細(xì)胞和原生質(zhì)體的H⁺、Na⁺和Cl^-流速，比較了短期處理和長期處理后兩個品種間排Na⁺的能力。長期脅迫導(dǎo)致根原生質(zhì)體Na⁺外流增加，H⁺內(nèi)流增加。這種NaCl誘導(dǎo)的Na⁺/H⁺交換被Amiloride和礬酸鈉抑制，說明脅迫后胡楊Na⁺的排出是Na⁺/H⁺逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體主動跨膜的結(jié)果。

Sun J et al. NaCl-induced alternations of cellular and tissue ion fluxes in roots of salt-resistant and salt-sensitive poplar species. Plant Physiol. 2009;149(2):1141-1153.
1）Ca⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

NaCl處理1-2min后觀察到煙草根部伸長區(qū)有瞬時的Ca²⁺外排現(xiàn)象，NaCl處理24h后，觀察到Ca²⁺內(nèi)流，低濃度的甜菜堿則會顯著的增加NaCl誘導(dǎo)的Ca²⁺內(nèi)流。加上對相關(guān)基因表達(dá)的測定、Ca²⁺含量的測定等內(nèi)容，表明在NaCl誘導(dǎo)的Ca²⁺滲透流中，甜菜堿起到了輔助因子的作用。

Li M et al. Glycine betaine-mediated potentiation of HSP gene expression involves calcium signaling pathways in tobacco exposed to NaCl stress. Physiol Plant. 2014;150(1):63-75.

b.案例2

本試驗以油用向日葵鹽敏感品種‘YK18’、中度耐鹽品種‘YK06’和耐鹽品種‘GF01’為試驗材料，利用離子流檢測技術(shù), 動態(tài)監(jiān)測了復(fù)合鹽脅迫24 h后植株根系的 K⁺、Na⁺、Ca²⁺等離子的流速流向，結(jié)果表明，鹽脅迫下向日葵幼苗根系Ca²⁺的吸收速率加快，‘GF01’是‘YK18’的2倍。結(jié)合種子萌發(fā)和離子在萌發(fā)幼苗中積累分布情況的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同耐鹽性的油用向日葵植株在鹽脅迫下可通過調(diào)節(jié)Na⁺、K⁺和Ca²⁺的吸收與外排來適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境，為鹽堿地耐鹽品種篩選和栽培提供理論依據(jù)。

馬榮,王成,馬慶,侯佩臣,王曉冬.向日葵芽苗期離子對復(fù)合鹽脅迫的響應(yīng).中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2017,25(05):720-729.
1）H⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

研究采用了同一品種的二倍體及四倍體水稻，分別培養(yǎng)在含有0、150 mM NaCl的1/2 MS培養(yǎng)基中。利用非損傷微測技術(shù)，檢測了各組樣品根部距離根尖0-5000 μm范圍的H⁺流速。結(jié)果顯示，距離根尖0-1000 μm范圍內(nèi)，兩組樣品H⁺流速沒有差異，而且在500-1000 μm之間，H⁺表現(xiàn)為吸收。從距離根尖1000 μm的位點開始至2000 μm，H⁺外排趨勢逐漸增大并達(dá)到穩(wěn)定值。二倍體與四倍體根尖H⁺流速對比顯示，1000-5000 μm區(qū)間內(nèi)，后者H⁺外排速率顯著高于前者，這也間接反映了四倍體植株的根內(nèi)pH較二倍體低。研究認(rèn)為，基因組重復(fù)可提升水稻耐鹽能力，而這一現(xiàn)象可能與四倍體水稻加強(qiáng)了H⁺外排至根表面從而減少Na⁺的進(jìn)入根部有關(guān)。

Tu Y, Jiang A, Gan L, et al. Genome duplication improves rice root resistance to salt stress. Rice (N Y). 2014;7(1):15.

b.案例2

當(dāng)植物缺乏J3時對外部的鹽堿脅迫超敏感，質(zhì)膜H⁺-ATPase的活性也下降。使用非損傷微測技術(shù)在活體擬南芥的根部進(jìn)行了原位測量，證實不同的基因所調(diào)控的H⁺外排的差異，說明了蛋白之間的相互作用。本研究發(fā)現(xiàn)，分子伴侶蛋白J3可以和PKS5相互作用，并且抑制PKS5激酶活性，進(jìn)而正向調(diào)節(jié)質(zhì)膜H⁺-ATPase的活性及植物對鹽堿脅迫的反應(yīng)。

Yang Y, Qin Y, Xie C, et al. The Arabidopsis chaperone J3 regulates the plasma membrane H+-ATPase through interaction with the PKS5 kinase. Plant Cell. 2010;22(4):1313-1332.
1）Cl^-生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

與單個鹽腺相比，二色補(bǔ)血草的氣孔和表皮細(xì)胞分泌的Na⁺、K⁺和Cl^-很少，NaCl處理對它們的分泌率沒有顯著影響。在本研究中，200 mmol/L NaCl處理可顯著提高鹽腺的Cl^-分泌率，且NaCl處理的Cl^-分泌率是對照組的35倍。結(jié)合Na⁺通量檢測和ESEM分析等結(jié)果，表明鹽腺通過分泌孔分泌離子，并以Na⁺和Cl^-為主。分泌速率的增加有助于抵消葉片中鹽濃度的增加。分泌的選擇性有助于保持葉片細(xì)胞內(nèi)良好的Na⁺/K⁺和Cl^-/陰離子比值。

Feng Z , Sun Q , Deng Y , et al. Study on pathway and characteristics of ion secretion of salt glands of Limonium bicolor. Acta Physiologiae Plantarum, 2014, 36(10):2729-2741.
1）Mg²⁺生理功能概述

2）科研案例

影響光合作用，葉綠素的組成成分、酶的活化劑；與糖代謝、氮代謝相關(guān)；影響核酸和蛋白質(zhì)代謝；參與脂肪代謝、促進(jìn)維生素合成。

例1：以甘薯的兩個品種（耐鹽品種Xu 22和鹽敏感品種Shi 5）為實驗材料，對其在NaCl脅迫下的K⁺、Cl^-、Mg²⁺等離子進(jìn)行通量檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaCl促進(jìn)了Xu 22根系對Mg²⁺的吸收，但使Shi 5根Mg²⁺的外排增加。結(jié)合其他離子通量、離子含量、qPCR驗證等實驗結(jié)果，表明，Xu 22不定根期具有較好的K⁺、Mg²⁺截留能力、液泡Na⁺和Cl^-固存能力、NH₄⁺/NO₃^-轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)化能力和N同化維持能力是其耐鹽性的主要原因。

Yicheng Yu et al. NaCl-induced changes of ion homeostasis and nitrogen metabolism in two sweet potato (Ipomoea batatas L.) cultivars exhibit different salt tolerance at adventitious root stage. Environmental and Experimental Botany, 2016. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.12.006
參見《植物營養(yǎng)研究NMT解決方案》NO₃^-生理功能概述
參見《重金屬研究NMT解決方案》