河南农大BMC Plant Biol:NMT发现麝香草酚促烟草排Na保K 为麝香草酚维持植物Na/K平衡提高植物耐盐性提供证据

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2022-07-05 11:35

基本信息

主题:NMT发现麝香草酚促烟草排Na保K 为麝香草酚维持植物Na/K平衡提高植物耐盐性提供证据

期刊:BMC Plant Biology

影响因子:4.215

研究使用平台:NMT烟草品质创新平台

标题:Thymol improves salinity tolerance of tobacco by increasing the sodium ion efflux and enhancing the content of nitric oxide and glutathione

作者:河南农业大学叶协锋、王静、宋佳倩、徐亮、王悦霖,湖北省中烟工业有限责任公司王鹏

 

检测离子/分子指标

K+、Na+

 

检测样品

烟草根、叶肉细胞

 

中文摘要

盐胁迫是影响烟草(Nicotiana tabacum)产量和品质最重要的非生物胁迫因素之一。麝香草酚(一种天然药物)因其具有抗菌、抗炎等作用而被广泛应用于医学研究。但麝香草酚对烟草根系生长的影响尚未完全阐明。本研究考察了不同浓度麝香草酚的调节作用。本研究采用组织化学染色和生化方法、非损伤微测技术(NMT)、qPCR等方法,研究麝香草酚对烟草幼苗耐盐性的影响及其提高机制。本研究结果表明,麝香草酚通过改善ROS积累、脂质过氧化和细胞死亡,从而缓解盐胁迫下根系的生长。此外,麝香草酚提高NO和GSH含量,抑制ROS积累,进一步保护细胞膜的稳定性。并且,麝香草酚提高了Na+外排和SOS1HKT1NHX1的表达,从而保护了Na+和K+的稳定性。本研究证实了麝香草酚在盐胁迫下对烟草的保护作用,并确定了其作用机制,包括抗氧化系统的动态调节和Na+稳态的维持。这可能是一种提高植物耐盐性的新方法。

离子/分子流实验处理

对照(C)

150 mM NaCl(S)处理12h

50 μM thymol(T)处理12h

150 mM NaCl+50 μM thymol(S+T)处理12h

 

离子/分子流实实验结果

维持平衡的细胞质Na+/K+比值已成为一种关键的耐盐机制。实现这种稳态平衡需要Na+和K+转运体和/或通道的调节。使用NMT检测烟草根尖和叶片Na+和K+流速。研究发现盐诱导根尖Na+内流而麝香草酚引起Na+外排(图1a),表明麝香草酚促进根尖Na+的排出。对照条件下,烟草根部K+呈内流状态,盐胁迫后K+外排增加,加入麝香草酚后根部K+外排降低(图1b)。

图1. 盐胁迫下麝香草酚对烟草幼苗根、叶Na+、K+流速的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

其他实验结果

  • 麝香草酚缓解盐诱导的烟草根生长抑制。

  • 麝香草酚抑制盐胁迫下烟草根和叶中ROS的积累。

  • 麝香草酚改善盐诱导的根和叶的脂质过氧化和细胞死亡。

  • 麝香草酚提高了盐胁迫下烟苗体内NO和GSH含量。

  • 在盐胁迫下,麝香草酚介导了Na+/K+在烟苗体内的运输。

 

结论

本研究通过组织化学检测、组织化学染色、qPCR检测、NMT等方法,验证麝香草酚对烟苗抗盐胁迫的保护作用。结果表明,施加麝香草酚提高了SOD、POD和CAT清除O2·-和H2O2的活性;从而维持了膜系统的稳定性,降低了烟草幼苗的细胞死亡。此外,通过促进亚硝基谷胱甘肽(GSNO)分解,清除ROS的过量积累,增加NO和GSH含量。此外,麝香草酚激活NtNHX1NtSOS1NtHKT1,分别导致Na+在液泡中滞留,促进Na+排斥,促进Na+向木质部和韧皮部转移,从而降低Na+含量,缓解盐胁迫下烟草的离子毒害。详细的分子机制尚不清楚,但这些结果对麝香草酚在耐盐方面的生理功能有一定的了解。

测试液

1.0mM NaCl, 0.1mM CaCl2, pH 6.0

0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

原文链接:

https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-021-03395-7#citeas

 

标签: GSH, K+, Na+, Na+外排, NO, 植物类, 烟草, 麝香草酚
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