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基本信息

主題：Cl^-和氨基酸在K⁺緩解茶樹干旱脅迫中的作用

期刊：Functional Plant Biology

影響因子：2.617

研究使用平臺：NMT水旱脅迫創新科研平臺

標題：Chloride andamino acids are associated with K⁺-alleviated drought stress in tea (Camellia sinesis)

作者：安徽農業大學宛曉春、張顯晨

檢測離子/分子指標

NO₃^-，Cl^-

檢測樣品

茶樹葉肉組織

中文摘要（谷歌機翻）

干旱是影響茶樹產量和品質的主要限制因素之一。以前的研究有報告指出，K⁺的施用顯著減輕了干旱對茶樹造成的損害。然而K⁺緩解干旱脅迫的內在機制仍然不清楚。在我們的研究中，有兩個截然不同的品種Taicha12（耐干旱）和Fuyun6（耐干旱）用于研究背后的內在機制K⁺緩解了茶樹的干旱脅迫。在本研究中，我們與干旱下的茶樹案例進行了比較：在外部K⁺供應下，干旱脅迫的茶樹中發現較高的水和葉綠素含量，這證實了外部供應的鉀離子在緩解干旱脅迫中的作用。我們還發現，充足的K⁺供應促進了Cl–Taicha12（耐干旱）的葉肉中的累積量高于Fuyun6（干旱敏感）的葉肉中的累積。此外，在“干旱”或“干旱+K⁺”條件下，Fuyun6中未檢測到Gly，Cys，Lys和Arg。結果表明Arg和Val的外源供應顯著減輕了干旱造成的阜云6的破壞，表明了它們的作用鉀對緩解茶樹干旱脅迫的作用。總的來說，我們的結果表明氯化物和氨基酸很重要茶樹中與K⁺減輕干旱脅迫有關的化學成分。

離子/分子流實驗處理方法

用10%PEG或10%PEG+5 mM KCl處理7天

離子/分子流實驗結果

之前的研究表明，維持茶樹葉肉中的K⁺與耐旱性密切相關。在干旱耐受的Taicha12中，干旱誘導的葉肉K⁺外排顯著低于對干旱敏感的Fuyun6。為了進一步確定哪些陰離子可能作為K⁺外排的反離子來保持電荷平衡，所以在干旱脅迫下檢測了NO₃^-和Cl^-的流速。在兩個不同耐受性的茶樹品種中，干旱刺激了一個葉片的NO₃^-外排，而無論是否施用了K⁺，在兩個茶樹品種中，干旱誘導的NO₃^-外排均沒有顯著變化（圖1a，b）。

圖1

然而，在這兩個茶樹品種中，干旱引起的葉肉Cl^-外排是明顯不同的。在Taicha12和Fuyun6中，干旱引起的葉肉細胞Cl^-外排速率分別為1019.76（圖2a）和1396.83 pmol cm^-2s^-1（圖2b）。另外，施用外源 K⁺后，葉肉細胞的Cl^-外排減少，表明在“干旱+K⁺”的條件下，Taicha12的總Cl^-外排量比Fuyun6的低（圖2c）。

圖2

其他實驗結果

• K⁺的供應緩解了干旱脅迫下茶樹相對含水量和葉綠素含量的降低。

• 在外源K⁺供應下，Taicha12的葉片蘋果酸含量增加，Fuyun12中的檸檬酸含量降低。

• 在三種處理下Fuyun6的葡萄糖、果糖和蔗糖含量無顯著差異，干旱處理下Taicha12的葡萄糖和蔗糖含量高于對照條件下的含量。

• 干旱脅迫后，Taicha12的氨基酸含量比Fuyun6高。

• 施用Arg和Val顯著緩解了干旱脅迫對Fuyun6的影響。

結論

本研究發現，Cl^-和氨基酸有助于K⁺緩解干旱脅迫對茶樹的影響，而糖（葡萄糖、蔗糖和果糖）的代謝較為復雜。因此，為了進一步揭示其內在機制，可以利用轉錄組學和蛋白質組學等組學技術來確定K⁺增強茶樹抗旱性的途徑。

離子流實驗使用的測試液

0.5 mM KCl, 1 mM CaCl₂, pH 5.7