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Plants：NMT發現干旱下寸草葉肉吸收K/Cl/Na速率增加
基本信息
主題：NMT發現干旱下寸草葉肉吸收K+/Cl-/Na+速率增加證明其通過提升滲透調節力抵御干旱
期刊：Plants
影響因子：2.762（2020年）
研究使用平臺：NMT干旱脅迫創新平臺
標題：Antioxidant Enzymatic Activity and Osmotic Adjustment as Components of the Drought Tolerance Mechanism in Carex duriuscula
作者：Sergey Shabala（塔斯馬尼亞大學）、陳立平（北京市農林科學院）、侯佩臣（北京市農林科學院、塔斯馬尼亞大學）、Feifei Wang（揚州大學）、羅斌（北京市農林科學院）
檢測離子/分子指標
K+、Cl-、Na+
檢測樣品
寸草根分生區（距根尖100 μm根表上的點）
干旱脅迫是植物生長的一個主要環境制約因素。氣候變化導致的環境溫度升高導致降雨量減少或分布不均，會加劇土壤干旱程度。寸草（Carex duriuscula）是一種典型的耐旱莎草，但很少有報道研究其耐旱機制。本研究通過測定寸草葉片和根系組織的抗氧化酶活性，評價有機和無機滲透調節物質在植物滲透調節中的作用，并將其與根系離子吸收方式聯系起來，了解寸草的干旱響應機制。采用2個水平的脅迫：輕度（MD）和重度（SD）干旱處理，隨后復水。干旱脅迫導致葉片相對含水量和葉綠素含量降低；同時，葉片和根系中過氧化氫（H2O2）和超氧陰離子（O2-）的含量增加。MD脅迫下，葉片過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）活性增加，而根中只有CAT和POD活性增加。SD脅迫導致根和葉的CAT、POD、超氧化物歧化酶（SOD）、GPX活性均升高。葉片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量也增加。在MD和SD兩種脅迫條件下，寸草增加了根系對K+、Na+和Cl-的吸收，導致葉片和根系中K+、Na+和Cl-濃度升高。這種對無機滲透劑的依賴使寸草的滲透調節具有成本效益?？傮w而言，這項研究表明，由于其 ROS 清除系統和滲透調節機制的有效運行，寸草能夠在干旱環境中生存。
離子/分子流實驗處理
40 mM（MD）或70 mM甘露醇實時處理
為了解釋干旱脅迫引起的組織離子濃度變化的機制，研究檢測了高滲脅迫下根部Na+、K+和Cl-吸收轉運情況。通過向培養皿中加入適量的甘露醇（最終濃度分別為40和70 mM）來模擬MD和SD條件。如圖1所示，甘露醇處理導致所有檢測的離子吸收迅速增加（在幾分鐘內），并在40~45 min內達到穩定。這種增加是劑量依賴性的（例如，更高濃度的甘露醇會產生更高的刺激）。
圖1. 在（40mM甘露醇）和SD（70 mM甘露醇）滲透脅迫下，檢測寸草根分生區的凈離子流速。(A）K+流速，（B）Na+流速，（C）Cl-流速。負值代表K+、Cl-、Na+吸收。
測試液
儀器采購信息
據中關村NMT產業聯盟了解，江蘇地區的揚州大學于2016年采購了旭月（北京）科技有限公司的非損傷微測系統。
據中關村NMT產業聯盟了解，北京地區的北京大學、中國農業大學、中國科學院植物研究所等數十家單位采購了旭月（北京）科技有限公司的非損傷微測系統。
關鍵詞：寸草；干旱耐受；ROS；抗氧化酶；離子濃度；滲透調節；能量消耗