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实验设计

盐胁迫Na+吸收实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、基因型:WT、转基因1、转基因2

三、处理:200mM NaCl处理

四、检测指标:Na+

五、检测部位:根分生区(过渡区中间)  

六、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)

【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】

一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。  

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组  

(例如:200mM NaCl处理半小时,测试液50mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0,不需要平衡,放入测试液中直接开始测)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


盐胁迫K+外排实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、基因型:WT、转基因1、转基因2

三、处理:200mM NaCl处理24h

四、检测指标:Na+,K+

五、检测部位:根分生区(过渡区中间)  

六、具体方案:  

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】 一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少        

1)对照组 置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a. 200mM NaCl胁迫后,立即检测(200mM NaCl实时处理)

b.置于200mM NaCl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组(200mM NaCl预处理24h)  

注意:测K+直接在胁迫浓度里测即可,例如测试液:200mM NaCl,0.1 mM KCl,0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


盐胁迫Na+外排实验体系标准

一、   材料:拟南芥

二、   基因型:WT、转基因1、转基因2

三、   处理:200mM NaCl处理24h

四、   检测指标:Na+

五、   检测部位:根伸长区

 

六、   具体方案:

【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】

 

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

置于200mM NaCl中处理24h后,记录10分钟,8重复/组

 

 

测试液:0.5mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


高铵胁迫NH4+外排实验体系标准

一、   材料:拟南芥

二、   基因型:WT、转基因1、转基因2

三、   处理:10mM NH4Cl处理24h

四、   检测指标:NH4+

五、   检测部位:根成熟区

 

六、   具体方案:

置于10mM NH4Cl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

 

测试液:0.1mM NH4Cl,0.1 mM CaCl2,pH6.0

 

铵外排检测时的样品平衡时间需要尝试,比如平衡20min检测一下、平衡40min检测一下,看看平衡多久能检测到持续稳定的铵外排。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


重金属胁迫测Cd实验体系标准

一、   材料:2种茶树

二、   处理:
1)0.01 mM CdCl2瞬时处理
目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收和H2O2的信号相对较强,有利益观察不用材料间的差异

2)0.01 mM CdCl2处理12h、48h(时长可调整)
目的:观察Cd长时处理效应

3)0.1 mM CdCl2瞬时处理(浓度可调整)
4)0.1 mM CdCl2处理12h、48h(时长可调整)

三、   检测指标:Cd2+

 

四、   检测位点:根

(根部Cd定点位置统计:分生区52.94%、伸长区41.18%、成熟区23.53%、根冠11.76%;根部Cd定点优先位置:伸长区)

 

五、   具体实验细节:
1、Cd2+
1)瞬时处理后建议检测时长为30分钟,根据前2个样品的实际信号变化情况,可现场优化检测时长。

2)12h、48h处理后,检测10分钟稳定数据即可

 

六、   参考文献
https://mp.weixin.qq.com/s/ghdDSYJqyha59A5_BYFCJg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物营养NH4+、NO3-实验体系标准

一、   材料:水稻

二、   基因型/品种:1个对照、1个过表达株系、1个RNAi株系

三、   检测指标:NH4+、NO3-

四、   检测位点:根

五、   重复:8

六、   处理

  1. 正常NH4NO3处理3d
  2. 低NH4NO3处理3d
  3. 高NH4NO3处理3d

 

【具体方案】

  1. 扫点实验:对照样品选取4个重复进行扫点实验,具体检测位点

300μm、800μm、1500μm、2500μm、7500μm,15000μm每个点检测3min

 

  1. 定点实验:根据扫点实验结果,选择NH4+、NO3-吸收最大的点进行定点实验,每个点检测5min

 

测试费用报价:

扫点:

1(基因型)×1(处理)×1(指标)×6(位点)×4(重复)×132元/样(定点3min)

 

定点:

3(基因型)×2(指标)×3(实验组)×8(重复)×195元/样(定点:5min)

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物免疫Ca2+流(测叶肉细胞)实验体系标准

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

1. 无处理

2. 10 mg/mL chitin处理 24h

3. 病原菌处理24h

4. 10 mg/mL chitin瞬时处理

5. 病原菌瞬时处理

 

六、具体方案:

处理1、2、3:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

 

处理4、5:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟(如信号在瞬时处理后10分钟内没有稳定,会延长测试时间),8重复/组

 

参考文献

保卫细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/YovUAnqOYkIViXUHe0dFWw

叶肉细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/0UZ_cqxDL_zBxQZz4ok7Pg

 

测试费用报价:

3(基因型)*1(测试指标)*1(测试部位:根)*1(处理方式:chitin瞬时)*8(重复数)*470

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

1. 无处理

2. 10 mg/mL chitin处理 24h

3. 病原菌处理24h

4. 10 mg/mL chitin瞬时处理

5. 病原菌瞬时处理

 

六、具体方案:

处理1、2、3:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

 

处理4、5:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟(如信号在瞬时处理后10分钟内没有稳定,会延长测试时间),8重复/组

 

参考文献

保卫细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/YovUAnqOYkIViXUHe0dFWw

叶肉细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/0UZ_cqxDL_zBxQZz4ok7Pg

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物低温Ca2+流实验体系标准

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

4℃瞬时处理

 

六、具体方案:

4℃处理前检测5min,4℃处理后,检测10分钟(,8重复/组

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


干旱实验体系标准

一、 材料:拟南芥

二、 基因型:WT、OE

二、检测部位:保卫细胞

三、检测指标:Ca2+、K+、H+

四、处理:

1. 对照

2. 自然干旱胁迫10天

 

五、具体方案

定点检测5分钟,8重复/组

 

测试液:2.0mM KCl+0.1mM CaCl2+5.0mM MES,pH6.0(可测K、Ca、H、Cl)

平衡时间:如果检测气孔打开的,照光(10000~20000lux)平衡1h

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:26


植物免疫Ca2+流(测根)实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、品种:WT、mutant

三、检测部位:根内皮层细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理

1 μM Flg22瞬时处理

 

六、具体方案:

1 μM Flg22瞬时处理前检测5分钟,1 μM Flg22瞬时处理后检测10min,8重复/组

 

测试液:0.1mM CaCl2, pH 6.0

平衡时间:4 h

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:26


Fe营养NMT实验设计手册

一、材料:大白菜
二、基因型/品种:转基因、WT
三、检测部位:根分生区(H+)、根成熟区(Cd2+)
四、检测指标:H+、Cd2+
五、处理:
1)  CK

2)  200mM NaCl处理 2d

六、具体方案:
1. H+、Cd2+
200mM NaCl处理2d后,定点检测10分钟,8重复/组


【参考视频】
1.如何利用非损伤微测系统(NMT)进行Fe2+营养研究?(检测Cd2+的原因)
https://tv.sohu.com/v/dXMvMjQ0NTI0MjEyLzk2MDUxMzEwLnNodG1s.html
有研究发现Fe2+、Zn2+的转运用的都是同一个转运蛋白,该蛋白同时还能转运Cd2+,因为无法直接测Fe2+,那么检测Cd2+流速,如果是吸收的,间接证明了Fe2+也是吸收的,再结合ICP-MS等类似实验,检测植物体内的离子含量,也可以验证Fe2+的吸收。


2.如何通过检测H+流研究植物Fe营养?(检测H+的原因)
https://v.qq.com/x/page/p0521l0uc4t.html
缺铁的情况下,植物为了吸收更多的铁(土壤里的铁都是三价的),会诱导一些ATP酶,把ATP酶放在质膜上诱导生成更多的H+,然后根系泌H+,土壤酸化,三价铁再高铁还原酶的作用下被还原成二价铁,再被吸收。


【参考文献】
C2014-013
标题:Over-expression of the MxIRT1 gene increases iron and zinc content in rice seeds

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-23 04:41


柚木根有无接菌处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:柚木(不接种真菌、接种真菌1、接种真菌2)
  2. 处理:干旱胁迫(自然干旱)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2
  4. 检测位点:根
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

自然干旱10d(时间点可调整)后,定点检测柚木根部5min

【方案二:实时处理】

  1. 材料:柚木(不接种真菌、接种真菌1、接种真菌2)
  2. 处理:干旱胁迫(20%PEG模拟干旱胁迫,浓度可调整)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2
  4. 检测位点:根
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容
  1. 10%PEG处理前检测5min,10%PEG处理后检测10min

实验目的:干旱胁迫条件下,研究接种丛枝菌根真菌能否促进植物根系过氧化氢的外排以减轻植物的氧化胁迫

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


油菜叶绿体

实验1—预处理

目的:观察NaHCO3长时处理效应,以及外源钙对碱胁迫下离子平衡的影响。

  1. 检测样品:油菜
  2. 样品品种:碱敏感品种、耐碱品种
  3. 检测部位:叶绿体、叶肉细胞
  4. 处理方式:
  1. CK
  2. 75mM NaHCO3
  3. 75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2
  4. 75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂(根施:0.4mM,叶面喷施:0.04mM)
  1. 重复数:8
  2. 检测指标:Na+、Ca2+、K+

具体方案

75mM NaHCO3、75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2、75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂处理3d/5d/10d/20d(时间点可调整,20d是原计划时间,电话里说了需要往前调整)后定点检测10 min。

参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/jgVHMzXIJp8mEvsuT6Ny3w

https://mp.weixin.qq.com/s/hoDMtVPbC0jxqVZnvs7kRA

实验2实时处理

目的:观察NaHCO3的短时处理效应,及外源钙对碱胁迫下离子平衡的影响。

  1. 检测样品:油菜
  2. 样品品种:碱敏感品种、耐碱品种
  3. 检测部位:叶绿体、叶肉细胞
  4. 处理方式:
  1. CK
  2. 75mM NaHCO3
  3. 75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2
  4. 75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂(根施:0.4mM,叶面喷施:0.04mM)
  1. 重复数:8
  2. 检测指标:Na+、Ca2+、K+

具体方案

  1. 75mM NaHCO3处理12h/24h/3d(时间点可调整)后,CaCl2或Ca2+螯合剂实时处理。CaCl2或Ca2+螯合剂处理前检测3min,CaCl2或Ca2+螯合剂处理后检测10min。
  2. CaCl2或Ca2+螯合剂处理6h/12h/24h/3d(时间点可调整)后,75mM NaHCO3实时处理。75mM NaHCO3处理前检测3min,75mM NaHCO3处理后检测10min。
  3. NaHCO3+Ca2+螯合剂同时加入会产生沉淀,因此不采用同时处理的方法。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


油菜盐胁迫

  1. 材料:油菜
  2. 品种:耐盐、不耐盐
  3. 处理:
  1. 对照
  2. 150mM Na盐处理
  3. 150mM Cl盐处理
  1. 检测指标:Na+,K+、Cl-
  2. 检测部位:根木质部中柱
  3. 具体方案:
  1. 瞬时实验:
  1. 150mM Na盐/Cl盐处理30min后(时间可以调整,但不宜过长),检测10min
  1. 预处理实验:150mM Na盐/Cl盐处理12h、72h后,检测10分钟稳定数据(该处理方式下检测木质部需要尝试)

七:重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


叶肉细胞白粉菌

  1. 材料:感病、抗病
  2. 处理:接种白粉菌1d、3d、5d(时间为假设时间,可根据实际情况进行调整)
  3. 检测指标:Ca2+
  4. 检测位点:叶肉细胞(感病部位)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

对接种白粉菌1d、3d、5d后感病、抗病品种的叶肉细胞进行定点检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


盐胁迫+硝酸铵

执行方案 第一阶段

材料:耐盐,不耐盐

处理:对照(正常培养),盐,盐+硝酸铵

检测指标:钠,钾

具体方案:

1.钠外排(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能促进盐胁迫下,棉花根排Na+速率】

材料:对照组(正常培养的2种样品)

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中,平衡20分钟后检测伸长区(+代表有,-代表无),记录3分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵-盐测试液中,平衡20分钟后检测伸长区,记录3分钟,8重复/组

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐(150 mM NaCl)培养液中处理12小时后,移至-硝酸铵-盐测试液中平衡20分钟,检测伸长区,记录5分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵+盐培养液(20 mM NH4NO3,150 mM NaCl)中处理12小时后,移至+硝酸铵-盐测试液中平衡20分钟,检测伸长区,记录5分钟,8重复/组

3)溶液配方

-硝酸铵-盐测试液:0.5 NaCl,pH 6.0

+硝酸铵-盐测试液:20 NH4NO3,0.5 NaCl,pH 6.0

2.钠吸收(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根的吸Na+速率】

材料:对照组(正常培养的2种样品)

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐处理液中处理20分钟后,置于改良-硝酸铵+盐测试液中,2分钟后直接检测,记录5分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵+盐处理液中处理20分钟后,置于改良+硝酸铵+盐测试液中,2分钟后直接检测,记录5分钟,8重复/组

3)溶液配方

-硝酸铵-盐测试液:0.5 NaCl,pH 6.0

+硝酸铵-盐测试液:20 NH4NO3,0.5 NaCl,pH 6.0

改良-硝酸铵+盐测试液:75 mM NaCl,pH 6.0(7.5/75 mM NaCl,pH 6.0作为高低校正液,斜率符合要求即可)

改良+硝酸铵+盐测试液:20 NH4NO3,75 mM NaCl,pH 6.0(20 NH4NO3,7.5/75 mM NaCl,pH 6.0作为高低校正液,斜率符合要求即可)

-硝酸铵+盐处理液:150 mM NaCl,pH 6.0

+硝酸铵+盐处理液:20 NH4NO3,150 mM NaCl,pH 6.0

 


 

初步设计

材料:耐盐,不耐盐

处理:对照,盐,盐+硝酸铵

检测指标:钠,钾

具体方案:

1.钠外排(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能促进盐胁迫下,棉花根排Na+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理2/6/12小时后,移至-硝酸铵-盐测试液中放置20分钟后检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理2/6/12小时后,移至+硝酸铵-盐测试液中放置20分钟后检测

2.钠吸收(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根的吸Na+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测(+代表有,-代表无)

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理20/40/60分钟后,直接检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理20/40/60分钟后,直接检测

3.钾外排(测K+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根排K+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理0.25/2/6小时后,直接检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理0.25/2/6小时后,直接检测

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


盐胁迫

  1. 材料:样品A、样品B、样品C
  2. 处理方式:盐胁迫12h(互为对照)
  3. 检测位点:定点检测,根分生区
  4. 重复数:8

具体方案

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理12h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+外排/吸收(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理12h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


小麦根Na、K盐胁迫

  1. 材料:小麦
  2. 处理:250mM NaCl处理6/12/24/48h后(时间点可以调整)
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即250mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,250mM NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


小麦、玉米、水稻根Cd预处理

  1. 检测样品:小麦、玉米、水稻
  2.  检测部位:根伸长区
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 处理
  1. CdCl2(对照)处理24h
  2. DNP+CdCl2处理24h
  3. TEA+CdCl2处理24h
  4. Ca2+抑制剂1+CdCl2处理24h
  5. Ca2+抑制剂2+CdCl2处理24h
  6. H+抑制剂+CdCl2处理24h

5. 具体实施方案:

定点检测5分钟

6.  重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


铜绿微囊藻不同颜色光处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:铜绿微囊藻
  2. 处理:
  1. 橙光+10mg/L KNO3
  2. 橙光+10mg/L NH4Cl
  3. 红光+10mg/L KNO3
  4. 红光+10mg/L NH4Cl
  5. 白光+10mg/L KNO3
  6. 白光+10mg/L NH4Cl
  7. 绿光+10mg/L KNO3
  8. 绿光+10mg/L NH4Cl
  9. 蓝光+10mg/L KNO3
  10. 蓝光+10mg/L NH4Cl
  1. 检测指标:NH4+、NO3-
  2. 检测位点:藻细胞表面
  3. 重复:6
  4. 具体实验内容

橙光、红光处理约2h/6h/12h/24h/3d/7d/14d后的样品,定点检测10min

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该实验方案设置的时间点较多,一个是可以看出大概处理多久样品的铵硝吸收差异、变化最大(也可以看出样品短时和长时铵硝吸收效应);另一个是因为NMT检测的是过程量, 发生在结果量之前,建议老师把处理时间往前提。

【方案二:实时处理】

  1. 材料:铜绿微囊藻
  2. 处理:
  1. 10mg/L KNO3
  2. 10mg/L NH4Cl
  1. 检测指标:NH4+、NO3-
  2. 检测位点:藻细胞表面
  3. 重复:6
  4. 具体实验内容

2500lux的橙光、红光处理前检测3min,2500lux的橙光、红光处理后的样品,定点检测10min

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该方案是想看实时处理下,样品的铵硝吸收情况,表现的是短时吸收效应,仅供参考。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


水稻叶肉

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

  1. 无处理
  2. 10 mg/mL chitin、病原菌处理24h
  3. 10 mg/mL chitin、病原菌瞬时处理

六、具体方案:

处理1、2:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

处理3:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


水稻根扫点定点

【方案一:扫点检测】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:距根尖300、800、1500、2500、7500、15000μm
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

对照、20nM量子点处理3d后,进行扫点检测,每个点检测3min

6. 重复数:8

【方案二:定点检测】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

 对照、20nM量子点处理3d后定点检测10min

6. 重复数:8

【方案三】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:扫点+定点
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

1)使用对照进行扫点检测距根尖300、800、1500、2500、7500、15000μm这6个位点,4重复

2)根据扫点结果,确定最大吸收位点,进行定点检测,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根预处理、瞬时

【方案一:预处理(长时处理)】

目的:观察Cd长时处理效应

  1. 材料:水稻
  2. 处理:
  1. 无AMF益生菌
  2. 无AMF益生菌+ 5ppm CdCl2
  3. 有AMF益生菌
  4. 有AMF益生菌+ 5ppm CdCl2
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根成熟区(Cd2+在成熟区变化较明显)
  3. 重复:8
  4. 具体实验内容

5ppm CdCl2种植5个月后,定点检测水稻根成熟区5min

【方案二:实时处理】

目的:Cd实时处理后,Cd2+的吸收信号相对较强,有利益观察不用处理间的差异

  1. 材料:水稻
  2. 处理:
  1. 无AMF益生菌,5ppm CdCl2 实时处理
  2. 有AMF益生菌,5ppm CdCl2实时处理
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根成熟区(Cd2+在成熟区变化较明显)
  3. 重复:8
  4. 具体实验内容

5ppm CdCl2处理前检测5min,5ppm CdCl2处理后检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根K泄露

【方案一】

目的:观察整条根的K+泄露情况

  1. 检测样品:水稻
  2. 基因型:突变体、WT
  3.  检测部位:根分生区、伸长区、成熟区
  4. 检测指标:K+
  5. 具体实施方案:
    检测距根尖500(分生区)、1500(伸长区)、7500(成熟区)μm这3个位点,每个点检测5分钟
  6. 重复数:8

【方案二】

  1. 检测样品:水稻
  2. 基因型:突变体、WT
  3. 检测部位:根分生区
  4. 检测指标:K+
  5. 具体实施方案:
    定点检测5分钟
  6. 重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根ZnSO4处理

一、材料:水稻(WT、OE、RNAi)

二、检测指标:Ca2+

三、检测位点:根分生区过渡区

四、处理:

a.对照

b.0.4mM ZnSO4

c.4mM ZnSO4

五、具体实验细节:

0.4/4mM ZnSO4处理前检测5min,0.4/4mM ZnSO4实时处理后处理后检测10min

六、重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


芍药真菌侵染

一、材料:芍药

二、处理:对照、三种真菌侵染根部

三、检测指标:Na+,K+

四、检测部位:根

五、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)真菌侵染组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)真菌侵染组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)真菌侵染组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


青鳉鳃纳米颗粒处理

【方案一】

目的:观察纳米颗粒的长时处理效应

  1. 材料:青鳉
  2. 检测部位:鳃
  3. 检测指标:Na+、Cl-、NH4+、H+(pH)
  4. 处理:
    3种不同尺寸的纳米颗粒处理1d、3d、5d、7d
  5. 具体方案:

定点检测5分钟,8重复/组

【方案二】

目的:纳米颗粒实时处理后信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异

  1. 材料:青鳉
  2. 检测部位:鳃
  3. 检测指标:Na+、Cl-、NH4+、H+(pH)
  4. 处理:
    3种不同尺寸的纳米颗粒实时处理
  5. 具体方案:

加入纳米颗粒前检测5分钟,加入纳米颗粒后检测10分钟

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


葡萄铵硝转运情况

一、材料:葡萄

二、检测指标:NH4+、NO3-

三、检测位点:根成熟区、茎、叶肉细胞

【实验目的】在正常的土壤中加入尿素会导致铵态氮会转化成硝态氮,但是植物吸收不了这么多硝态氮就会流失,加入DMPP可以抑制铵态氮向硝态氮转化。这个实验就是探究加入DMPP后铵态氮、硝态氮的利用分配,植株各部位吸收的铵态氮和硝态氮有无增加,对生产中果实产量和品质的影响。

四、重复:6

五、处理

  1. 对照
  2. 0.1%DMPP
  3. 0.2%DMPP
  4. 0.3%DMPP

在施肥前1天和施肥后3天检测

【方案一】实时处理

目的:根据经验,实时处理后,NH4+、NO3-的信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异。

具体内容:DMPP处理前样品检测3min,0.1%、0.2%、0.3%DMPP实时加药处理后,定点检测10min。

【方案二】预处理处理

目的:观察NH4+、NO3-吸收的长时效应

具体内容:0.1%、0.2%、0.3%DMPP处理前1天的样品定点检测5min,0.1%、0.2%、0.3%DMPP处理后3天的样品定点检测5min。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


葡萄NaC+硫酸铵处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:葡萄
  2. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl +0.2mM硫酸铵处理2、4、6d
  3. 200mM NaCl +2mM硫酸铵处理2、4、6d
  1. 检测指标:Na+、H+、IAA、NO3-、NH4+
  2. 检测部位:根分生区过渡区(Na+、H+、IAA)、成熟区(NO3-、NH4+)
  3. 具体方案: 
  1. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)处理组
    复合溶液处理2、4、6d后,定点检测10分钟,8重复/组
  2. H+、IAA 、NO3-、NH4+

复合溶液处理2、4、6d后,定点检测10分钟,8重复/组

 


 

【方案二:瞬时处理】

  1. 材料:葡萄
  2. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl +0.2mM硫酸铵处理2、4、6d
  3. 200mM NaCl +2mM硫酸铵处理2、4、6d
  1. 检测指标:Na+、H+、IAA、NO3-、NH4+
  2. 检测部位:根分生区过渡区(Na+、H+、IAA)、成熟区(NO3-、NH4+)
  3. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)

【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】

一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

  1. 0.2、2mM硫酸铵处理2、4、6d后,200mM NaCl处理0.5h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

2. H+、IAA、NO3-、NH4+

0.2mM、2mM硫酸铵处理2、4、6d后,200mM NaCl瞬时处理前检测3min,200mM NaCl瞬时处理后检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


拟南芥根真菌滤液

  1. 材料:拟南芥
  2. 处理:
  1. 纯化真菌滤液1
  2. 纯化真菌滤液2
  3. 纯化真菌滤液3
  1. 检测指标:H+
  2. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  3. 具体方案:
  1. 纯化真菌滤液1、2、3处理拟南芥根24h后(处理时间可调整),定点检测10分钟
  2. 纯化真菌滤液1、2、3处理前检测5分钟,纯化真菌滤液1、2、3实时处理后检测10分钟

七、重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


拟南芥根PEG

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、OE1、OE2、RNAi
  3. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  4. 检测指标:Ca2+、Na+、K+、Cl-
  5. 处理:
  1. 150mM NaCl
  2. 145mM NaCl+5mM Na2CO3
  3. 10%PEG6000
  1. 具体方案:
  1. Ca2+预处理
    150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理6h后(处理时间可调整),定点检测10分钟在,8重复/组
  2. Ca2+实时处理
    150mM NaCl、145mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理前检测5分钟,150mM NaCl、145mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理10min后检测15-20分钟(经费允许可以持续检测30分钟),8重复/组
  3. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐碱材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    a.置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3中处理0.5/1/2h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  4. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐碱材料的耐受机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  5. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐碱胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐碱胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐碱材料,胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)胁迫组

  1. 150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG胁迫后,立即检测

b.置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

6. Cl-方案参考Na+

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


拟南芥根NaHCO3处理

实验1—Ca2+H+K+流速

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根部伸长区—老师写的是成熟区(距离根冠1000 μm以上)
  3. 检测样品品种:WT、HA12#17、HA12#58、HA16#3、HA16#4、HA24#13、HA24#14
  4. 处理方式:无处理(对照)、7 mM 的NaHCO3处理24 h-48h(时间点不确定,暂定24和48h)
  5. 重复数:8
  6. 检测指标:Na+、H+、K+

具体方案

对照组、7mM NaHCO3胁迫24h、48h后定点检测5 min

目的:观察NaHCO3长时处理效应,比较植物耐碱胁迫的能力

参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/jgVHMzXIJp8mEvsuT6Ny3w

https://mp.weixin.qq.com/s/hoDMtVPbC0jxqVZnvs7kRA

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


拟南芥保卫细胞瞬时ABA

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体
  3. 检测部位:保卫细胞
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理:10μM ABA实时处理
  6. 具体方案:

WT:10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测20min(3个重复,用于确定信号变化比较大的时间段)

10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测10min(5个重复,假如根据上面的三个重复确定数据在加药后10min可以稳定,则之后的样品都检测10min)

突变体:10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测10min(8重复)

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


玫瑰根盐胁迫

一、材料:玫瑰

二、处理:对照、3%NaCl、5%NaCl

三、检测指标:Na+,K+

四、检测部位:根分生区

五、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


马铃薯根预处理

  1. 检测样品:马铃薯
  2. 基因型:高积累、低积累
  3. 检测部位:根伸长区、茎维管束
  4. 处理:50μM CdCl2处理6h、48h
  5. 检测指标:Ca2+、Cd2+、H+
  6. 具体实施方案:

50μM CdCl2处理6h、48h后,定点检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


蓝藻NO3-化感物质黄铜处理

  1. 材料:蓝藻
  2. 检测指标:NO3-
  3. 检测位点:蓝藻细胞定点检测
  4. 实验目的:蓝藻在化感物质(黄酮)的胁迫下,硝酸盐的吸收是否受到影响

具体方案

1)实时处理

目的:黄酮实时处理后,NO3-的信号变化相对较强,有利益观察不用处理间的差异

  1. 0.1mM黄酮实时处理

方案:瞬时处理前检测3min,瞬时处理后检测10分钟,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

2)预处理

目的:观察NO3-长时处理效应

  1. 对照,0.1mM黄酮、0.5mM黄酮处理24h
  2. 对照,0.1mM黄酮处理6h、24h

方案:处理后检测3min(a、b处理方式均适用)。

六、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/VSGIRPkre9xckMPdidEwjg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


花花柴根Na、K盐胁迫

【方案一:NaCl浓度递增处理】

  1. 材料:花花柴
  2. 处理:
    0、100、200、300、400mM NaCl以递增的方式添加,直到添加到400mM NaCl后,再处理24h。
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理24h后,记录10分钟,8重复/组
  2. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即100、200、300、400mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

 


 

【方案二:NaCl直接处理,可能植物有应激反应,但是不会影响离子流速的变化】

  1. 材料:花花柴
  2. 处理:
    0、100、200、300、400mM NaCl处理6/12/24/48h后(时间点可以调整)
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录0分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即100、200、300、400mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


枸杞、番茄根叶肉Na、K盐胁迫

  1. 材料:枸杞、番茄
  2. 基因型:WT、转基因
  3. 处理:100mM NaCl(浓度可调整)
  4. 检测指标:Na+,K+
  5. 检测部位:根分生区、叶肉细胞
  6. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录5分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


根、中柱、茎 Cd

一、材料:WT、OE、RNAi

二、处理:

1)20 μmM CdCl2瞬时处理(可测根成熟区、根中柱、茎木质部)

目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收和H2O2的信号相对较强,有利益观察不用材料间的差异

2)20 μmM CdCl2处理5d(可测根成熟区)

目的:观察Cd长时处理效应

三、检测指标:Cd2+

四、检测位点:根成熟区、根中柱、茎木质部

五、具体实验细节:

1、Cd2+

1)瞬时实验:20 μmM CdCl2处理前检测5min,20 μmM CdCl2实时处理后处理后检测10min

2)预处理实验:20 μmM CdCl2处理5d后,检测10分钟稳定数据即可

六、重复数:8

七、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/ghdDSYJqyha59A5_BYFCJg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


柑橘砧木、枳根 Al+B

一、材料:柑橘砧木、枳

二、检测指标:H+

三、检测位点:根成熟区

四、重复:8

五、处理

1)低B(10μM硼,0μM铝)

2)低B+Al(10μM硼,300μM铝) 

3)高B(50μM硼,0μM铝)

4)高B+Al(50μM硼,300μM铝)

六、具体方案

实验1:检测排H+速率(Al预处理3h)

目的:观察硼缓解铝毒的长时处理效应

a)低B/高B处理2d(时长可调整),检测5min数据

b)低B/高B处理2d(时长可调整),加入Al处理3h(时长可调整)后,检测5min数据

c)备注:上述方案是B预处理后Al处理(参考PP文章),如有需要,也可以选择B和Al同时处理的方式。

实验2:检测根表H+浓度/pH值(Al预处理3h)

目的:观察B处理后,Al胁迫下根表pH值的变化(NMT可以测根表pH)

具体方案:与实验1一致

实验3:检测Al实时处理后的排H+速率

目的:根据经验,Al实时处理后,H+的信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异

a)低B/高B处理2d(时长可调整),检测5min数据(如果做了实验1,这个可以不做),实时加入300μM铝试剂,立即持续检测10min数据。

b)实时加入铝试剂后的检测时长,暂定10min,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如10min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到10min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

七、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/Rfl3Cmhf4HmhI7WNA-v6Mg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


斑马鱼胚胎酸碱处理

一、材料:斑马鱼

二、检测指标:H+

三、检测位点:斑马鱼胚胎

四、处理:

a.对照(pH7.0)

b.酸处理(pH5.0)3-4天

c.碱处理(pH8.0/9.0)3-4天

五、具体实验细节:

处理3-4天,出现卵黄囊时开始检测,定点检测10min。

六、重复数:8

测试液:

对照:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,pH7.0

酸处理:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,pH5.0

碱处理:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,10mM NaHCO3,pH8.0/9.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


白菜根盐胁迫

实验一

  1. 材料:大白菜
  2. 基因型/品种:自交系A03
  3. 检测部位:根分生区(H+)、根成熟区(Cd2+)
  4. 检测指标:H+(流速、根表pH)、Cd2+(流速)
  5. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl处理 2d
  1. 具体方案:
  1. H+、Cd2+

200mM NaCl处理2d后,定点检测10分钟在,8重复/组

实验二:离子浓度成像检测

一、材料:大白菜

二、基因型/品种:自交系A03

三、检测部位:根分生区

四、检测指标:H+

五、处理:

  1. CK
  2. 200mM NaCl处理 2d

 


 

  1. 材料:大白菜
  2. 基因型:自交系A03
  3. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  4. 检测指标:Ca2+、Na+、K+、Cl-
  5. 处理:
  1. CK

200mM NaCl处理 2d

  1. 具体方案:
  1. Ca2+预处理
    200mM NaCl处理6h后(处理时间可调整,因为Ca2+变化较快,所以盐处理时间比较短,处理2天时间较长可能信号变化不明显),定点检测10分钟,8重复/组
  2. Ca2+实时处理
    200mM NaCl处理前检测5分钟,200mM NaCl处理10分钟后检测15-20分钟(经费允许可以持续检测30分钟),8重复/组
  3. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐碱材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  4. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐碱材料的耐受机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    置于200mM NaCl中处理2d后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  5. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐碱胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐碱胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐碱材料,胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)胁迫组

  1. 200mM NaCl胁迫后,立即检测

b.置于200mM NaCl中处理48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

6. Cl-方案参考Na+

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


玉米幼穗小花原基Ca

一、材料:玉米

二、品种/基因型:突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:玉米雌穗幼穗

五、具体实验细节:

突变体穗上正常的小花原基、突变的小花原基(在同一雌穗上)定点各自检测10min

六、重复:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


油菜根低温瞬时

  1. 材料:两个油菜品种
  2. 检测指标:Ca2+
  3. 检测部位:根尖分生区(分生区Ca2+信号最明显)
  4. 处理:对照、实时0℃低温处理
  1. 对照:油菜正常状态下的Ca2+信号变化
  2. 实时0℃低温处理:检测完正常状态下的Ca2+信号变化后,实时把检测环境变成0℃,检测时间不少于15分钟(根据实验的实际情况决定检测时长,以实际检测到的稳定Ca2+信号时间为准)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


烟草根盐低温干旱

材料:烟草

基因型/品种:PBI121-GFP、PBI121-2.1GFP、PBI121-2.2GFP

检测位点:根分生区

 

【实验目的】前期的实验是看到了基因可以增强植物的抗逆性,现在想用NMT再验证一下

方案一:预处理—利于观察离子转运的长时效应

【盐胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. Na+吸收(测Na+)
    目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少。一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录3分钟,6重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于250mM盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组
  3. Na+外排(测Na+)
    目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异。这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录3分钟,6重复/组
    2)盐胁迫组
    置于250mM盐溶液中处理12h后检测,记录3分钟,6重复/组
  4. K+外排/吸收(测K+)

目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少。一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,6重复/组

2)盐胁迫组

置于盐溶液中处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

【干旱胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Ca2+、H+
  2. 具体方法:10% PEG处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

【低温胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Ca2+
  2. 具体方法:4℃低温处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

方案二:瞬时处理—根据经验,实时处理后,离子转运信号变化相对较强,利于观察不用处理间的差异。

【盐胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. 具体方法
  1. Na+
    250mM NaCl处理前定点检测3min,250mM NaCl处理前处理后定点检测10min,6重复/组
  2. K+

250mM NaCl处理前定点检测3min,250mM NaCl处理前处理后定点检测10min,6重复/组

【干旱胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、H+
  2. 具体方法:10% PEG处理前定点检测3min,10% PEG处理后定点检测10min,6重复/组

【低温胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Ca2+
  2. 具体方法:4℃低温处理前定点检测3min,4℃低温处理后定点检测10min,6重复/组

 

方案三

  1. 材料:烟草
  2. 基因型/品种:PBI121-GFP、PBI121-2.1GFP、PBI121-2.2GFP

三、检测位点:根分生区(过渡区中点)

【实验目的】前期的实验是看到了基因可以增强植物的抗逆性,现在想用NMT再验证一下

【盐胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. 具体方法:150mM NaCl处理24h后,定点检测5min,8重复/组

【干旱胁迫—实时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、K+
  2. 具体方法:
  1. Ca2+实时处理:15% PEG处理前检测5分钟,15% PEG处理检测10min,8重复/组
  2. K+预处理:15% PEG处理5h后,定点检测5min,8重复/组

【低温胁迫—实时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、K+
  2. 具体方法:
  1. Ca2+实时处理:4℃低温处理前检测5分钟,4℃低温处理后检测10min,8重复/组
  2. K+预处理:4℃低温处理5h后,定点检测5min,8重复/组

测试液:

  1. 盐胁迫测Na+:1mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0
    盐胁迫测K+:150mM NaCl,0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH6.0
  2. 干旱胁迫测Ca2+、K+
    瞬时加药前:0.5mM CaCl2,0.5mM KCl,pH6.0
    瞬时加药后/预处理:15% PEG,0.5mM CaCl2,0.5mM KCl,pH6.0
  3. 低温胁迫测Ca2+、K+:0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


烟草铵硝扫点定点

材料:烤烟

基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

检测指标:NH4+、NO3-

检测位点:根

【实验目的】分析不同氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)NO3-和NH4+在膜上外排和内流的速率,检测氨基酸转运蛋白NtTAT是否直接影响了NO3-和NH4+氮素。

(这是第一步实验,目的是想看烟草对铵硝的偏好性,老师预期是对硝偏好性大一些)

重复:6

【具体方案】

  1. 扫点实验:对照样品选取4个重复进行扫点实验,具体检测位点
    1. NH4+:300μm(分生区)、800μm(分生区/伸长区)、1500μm(伸长区/成熟区)、7500μm(成熟区),每个点检测3min
    2. NO3-:800μm(分生区/伸长区)、1500μm(伸长区/成熟区)、2500μm(伸长区)、5000μm(成熟区)、7500μm(成熟区),每个点检测3min
  2. 定点实验:根据扫点实验结果,选择NH4+、NO3-吸收/差异最大的点进行定点实验,每个点检测5min

 


 

  1. 材料:烤烟
  2. 基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

三、检测指标:NO3-

四、检测位点:根

【实验目的2】检测WT、OE、RNAi在不同浓度NO3-(0、0.1%、0.3%)下处理下氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)中NO3-流速,探讨过表达氨基酸转运蛋白NtTAT材料是否耐更高浓度氮素

四、重复:8

【具体方案】

  1. 不同浓度NO3-处理3天后(时间点可根据实际情况调整),定点检测5min

 


 

  1. 材料:烤烟
  2. 基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

三、检测指标:NO3-

四、检测位点:根

【实验目的3】分析氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)利用不同浓度(假设两个浓度:高、低)的能量阻断剂处理下在合适的NO3­浓度下(0、0.1%)氨基酸转运蛋白NtTAT是否存在依靠能量转运。

四、重复:8

【具体方案】

  1. 高、低浓度的能量阻断剂处理3天后(时间点可根据实际情况调整),定点检测5min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


水稻根Cd

一、材料:水稻

二、处理:

1)瞬时处理

目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收信号相对较强,有利益观察不同材料、不同处理间的差异

  1. CK(20μM CdCl2)
  2. CK+5%DCD
  3. CK+10%DCD
  4. CK+0.5%DMPP
  5. CK+1%DMPP

2)预处理7d

目的:观察Cd长时处理效应

  1. CK(20μM CdCl2)
  2. CK+5%DCD
  3. CK+10%DCD
  4. CK+0.5%DMPP
  5. CK+1%DMPP

三、检测指标:Cd2+

四、检测位点:根成熟区

五、具体实验细节:

1)瞬时处理前(CK)检测3min,5%DCD、10%DCD、0.5%DMPP、1%DMPP瞬时处理后检测15min,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

2)5%DCD、10%DCD、0.5%DMPP、1%DMPP处理7d后,检测5分钟稳定数据即可

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


水稻根Cd、O2有无铁膜和Cd处理

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测样品品种:玉珍香、湘晚籼12
  3. 检测部位:根
  4. 检测指标:Cd2+、O2
  5. 处理方式:
  1. 30 μM CdCl2+无铁膜(处理3h)
  2. 30 μM CdCl2+有铁膜(处理3h)
  3. 5 mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+无铁膜(处理3h)
  4. 5 mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜(处理3h)

【实验一:扫点检测】

目的:确定Cd2+最大吸收位点

  1. 检测位点:水稻根冠顶端、分生区、伸长区、成熟区
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 重复数:4

具体内容:检测“30 μM CdCl2+无铁膜”处理组的样品即可确定后续定点检测的位点。

【实验二:定点检测】

目的:探究铁膜是如何影响镉胁迫下Cd2+转运的。

  1. 检测位点:根据扫点结果确定/确定区域中有铁膜的位点和无铁膜的位点
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 重复数:8

具体内容: 30μM CdCl2+无铁膜(该处理检测4个重复,其余处理检测8个重复)、30μM CdCl2+有铁膜、5mM 硅酸钠+30μM CdCl2+无铁膜、 5mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜定点检测5min。

备注:该组实验可以检测同一条根上有铁膜的和没有铁膜的位点,探究在同一条根上,铁膜影响Cd2+吸收的机制。

【实验三:定点检测】

目的:探究O2在铁膜缓解镉胁迫中的作用。

  1. 检测位点:根据Cd2+扫点结果确定
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:O2
  4. 重复数:8

具体内容:30μM CdCl2+无铁膜、30μM CdCl2+有铁膜、5mM 硅酸钠+30μM CdCl2+无铁膜、5mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜定点检测5min。

【实验四:定点检测】

目的:探究木质部Cd2+的装载能力

  1. 检测位点:根木质部
  2. 处理:
  1. 有/无硅酸钠预处理,Cd实时处理
  2. 同时实时处理
  1. 测定时间:5min
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 重复数:8

具体内容:Cd/Cd+硅酸钠处理前检测5min,Cd/Cd+硅酸钠处理后检测10min。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


山定子砧木根不同基因型H

  1. 材料:山定子砧木
  2. 基因型:WT1、WT2、WT3、WT4、OE1、OE2、OE3、OE4
  3. 检测部位:根分生区
  4. 检测指标:H+
  5. 具体方案:

定点检测5min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果砧木根低N处理NO3-

  1. 材料:转基因苹果砧木
  2. 检测部位:根成熟区(约距根尖3000μm)
  3. 检测指标:NO3-
  4. 处理:
  1. 低氮(0.3 mM NO3-)处理24 h
  2. 低氮24 h +原钒酸钠处理40 min
  1. 具体方案:

定点检测5min,4重复/组(根据现场结果可能会增加至8个重复)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果果实病斑Ca、Mg、K

一、材料:苹果果实

二、检测部位:病斑处、非病斑处(检测靠近果肉的那一侧)

三、检测指标:Ca2+、Mg2+、K+

四、处理:

  1. 正常健康的苹果
  2. 发病的病斑中心
  3. 病斑边缘1-2mm处
  4. 同一个发病的果子上,远离病斑处

五、具体方案:

  1. 、2)均选择的靠近花萼一端,定点检测5min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根缺铁处理H

  1. 材料:苹果
  2. 基因型:EV、iqm
  3. 检测部位:根成熟区
  4. 检测指标:H+
  5. 处理:缺铁处理
  6. 具体方案:

定点检测5 min,3重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根FeEDTANa处理H2O2

  1. 材料:苹果
  2. 检测部位:根分生区
  3. 检测指标:H2O2
  4. 处理:
  1. 40μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d
  2. 0μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d
  1. 具体方案:

0/40μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d后,定点检测10min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根Cu,CuSO4处理

【方案一】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案:

处理20d后的样品,定点检测5分钟稳定数据

 


 

【方案二】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案:

处理1d、5d后(时间可以调整)的样品,定点检测5分钟稳定数据

【方案三】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案

处理前检测3min,加药后(具体就是上述1-6种处理)检测10min。

目的:实时处理后,CU2+的吸收信号相对较强,有利益观察不用处理间的差异

【原因】因为您是通过处理20天的样品上看到了表型的差异或者是Cu含量的差异,但是因为这个变化是一个结果量,是积累了一段时间的变化,但是因为NMT检测的是一个过程量,它是发生在结果量之前的,处理20天可能对照组和处理组之间的差异已经比较小了,所以建议可以把处理时间提前一些,目前老师一般都是测得处理时间比较短

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根 叶酸+硝酸钾处理 NO3-

方案一

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理1d、3d、6d
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸处理1d、3d、6d(仅处理atdfb-3突变体)
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:

处理1d、3d、6d后,检测10分钟稳定数据

七、重复数:6

方案二

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理6d
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸实时处理(仅处理atdfb-3突变体)
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:
  1. 9.4mM KNO3处理6d后,检测10分钟稳定数据,8重复/组
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸实时处理前检测5分钟,9.4mM KNO3 +叶酸实时处理后持续检测20分钟(摸索最佳处理时间),4重复/组

测试液

9.4mM KNO3,0.1mM CaCl2,pH6.0

叶酸,9.4mM KNO3,0.1mM CaCl2,pH6.0

2021.9.9

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理6d
  2. 9.4mM KNO3+50μM叶酸处理6d
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:

处理6d后,检测10分钟稳定数据

七、重复数:6

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根盐胁迫

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:转基因1、转基因2、转基因3、转基因4、突变体1
  3. 重复数:6

二、处理:

NaCl处理24h

三、检测指标:Na+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、具体实验细节:

NaCl处理24h后,定点检测5分钟稳定数据

【目的:查看盐胁迫下,不同植物根部排Na+能力差异】

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根盐胁迫

周四早上:

先进行周五早上盐胁迫苗子的处理(需要NaCl胁迫24小时)

周五:

上午对前一天NaCl处理的苗子进行测试

实验1、基因A对盐胁迫介导的跨膜离子流动的影响,共12个样品

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根
  3. 检测样品品种:A和B(*2)
  4. 检测指标:Na+外排
  5. 处理方式:正常培养5~6天后,100mM NaCl处理24h后,放入测试液。
  6. 检测位点:扫点:根毛区、分生区、伸长区(*3),优先测根毛区。
  7. 测定时间:对照组:检测3分钟(三个区域测同一棵苗,进行扫点)
    盐胁迫组:测5分钟(三个区域测同一棵苗,进行扫点)
  8. 重复数:3(*3)
  9. 处理液:NaCl(100mM),pH5.8
    测试液:NaCl(0.5mM),pH5.8

 

实验2、基因A对冷胁迫介导的跨膜离子流动的影响,共12个样品

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根
  3. 检测样品品种:A和B(*2)
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:正常培养后冷胁迫瞬时处理
  6. 检测位点:分生区、伸长区(*2),优先测分生区。
  7. 测定时间:处理前:检测3分钟
    4℃处理瞬时处理后:检测10分钟
    (处理前处理后测同一棵苗)
  8. 重复数:3(*3)
  9. 测试液:0.5 mM CaCl2pH5.8
    低温测试液:0.5 mM CaCl2,pH5.8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根Na、K盐胁迫

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2
  3. 处理:200mM NaCl处理24h
  4. 检测指标:Na+,K+
  5. 检测部位:根分生区(过渡区中间)
  6. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于200mM NaCl中处理24h后,记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

  1. 200mM NaCl胁迫后,立即检测(200mM NaCl实时处理)

b.置于200mM NaCl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组(200mM NaCl预处理24h)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根Ca TM和DMSO预处理 瞬时实验

【实验一:实时处理】

  1. 材料:6日龄拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、重复:8

【具体方案】

  1. 对照组:5 mg/L DMSO 处理前检测5min,5 mg/L DMSO实时处理后检测10 min
  2. 处理组:5 mg/L TM处理前检测5min,5 mg/L TM实时处理后检测10 min

备注:对照组、处理组能否只检测一组药品处理前的样品

【实验二:预处理】

  1. 材料:6日龄拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、重复:8

【具体方案】

TM处理0h(对照)、3h、6h后定点检测5min


作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥保卫细胞K、Cl免疫

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:保卫细胞
  3. 检测样品品种:WT
  4. 检测指标: K+、Cl-
  5. 处理方式:
  1. flg22(100 nM)实时处理
  2. ABA(10 uM)实时处理
  3. flg22+SCREW实时处理
  4. ABA+SCREW实时处理
  1. 检测位点:保卫细胞定点检测
  2. 测定时间:a、b、c、d组加药前检测3min,加药后检测10min(根据前两个样品数据的稳定情况决定后续样品的检测时间)
  3. 重复数:6

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥保卫细胞ACC瞬时处理

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:野生型、突变体、过表达
  3. 处理:50μM ACC处理10min
  4. 检测指标:H2O2
  5. 检测位点:保卫细胞
  6. 重复:3
  7. 具体实验内容

50μM ACC处理前检测10min,50μM ACC处理10min后再检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


棉花纤维胚珠H

  1. 检测样品:棉花
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2
  3. 检测部位:棉花纤维顶端、侧边
  4. 处理:1DPA、3DPA
  5. 检测指标:H+
  6. 具体实施方案:

所有材料选择同一位置的胚珠上相同区域的纤维细胞进行检测,检测10分钟,8重复/组

=========

测试液:0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


梨果皮CaCl2处理

【方案一】

  1. 材料:梨果实
  2. 检测部位:果皮(在注射孔周围取样,检测靠近果肉的那一侧)
  3. 检测指标:Ca2+(流速)、H2O2(流速)
  4. 处理:
  1. 注射空载
  2. 转基因1
  3. 转基因1+2%CaCl2浸泡5s
  4. 转基因2
  5. 转基因2+2%CaCl2浸泡5s
  6. 2%CaCl2实时处理
  1. 具体方案:

1、2、3、4、5组处理定点检测10分钟,8重复/组

6组处理2%CaCl2实时处理后持续监测15分钟,8重复/组

测试液:0.01mM CaCl2,pH6.0

【方案二】

  1. 材料:梨果实
  2. 检测部位:果皮(在注射孔周围取样,检测靠近果肉的那一侧)
  3. 检测指标:Ca2+(检测果实内部质外体浓度)、H2O2(浓度)
  4. 处理:
  1. 注射空载
  2. 转基因1
  3. 转基因1+2%CaCl2浸泡5s
  4. 转基因2
  5. 转基因2+2%CaCl2浸泡5s
  1. 具体方案:

定点检测,8重复/组

测试液:0.01mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:36


黄瓜根低温、Ca瞬时

  1. 检测样品:黄瓜
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2、转基因3
  3.  检测部位:根分生区
  4. 处理:4℃低温实时处理
  5. 检测指标:Ca2+
  6. 具体实施方案:

4℃低温处理前(常温)检测10分钟,4℃低温处理后(低温)检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:36


蕃茄根干旱

【方案一:实时处理】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:干旱胁迫(10%PEG8000)、几丁质胁迫(浓度未定)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2、IAA
  4. 检测位点:干旱胁迫(根、叶肉细胞、保卫细胞)、几丁质胁迫(叶肉细胞、保卫细胞)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容
  1. 10%PEG处理前检测3min,10%PEG处理后检测10min
  2. 几丁质处理前检测3min,几丁质处理后检测10min

【方案二:预处理(长时处理)】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:干旱胁迫(10%PEG8000)、几丁质胁迫(浓度未定)
  3. 检测指标:H2O2、IAA
  4. 检测位点:干旱胁迫(根、叶肉细胞、保卫细胞)、几丁质胁迫(叶肉细胞、保卫细胞)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

10%PEG、几丁质处理4h/6h/12h/24h(时间不宜过长)后,定点检测5min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-23 08:48


番茄叶肉细胞/低温/光照黑暗/瞬时

实验1IAAH2O2H+Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:IAA、H2O2、H+、Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+光照(光照持续伴随样品)
  2. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  4. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  5. 27mM CaCl2处理2h+常温+光照(光照持续伴随样品)
  6. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  7. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  8. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、b、e、f组定点检测5min
  2. c、d、g、h组检测20min(先看前2-3个样品的数据稳定情况再进行时间调整)
  1. 重复数:8
  2. 测试液
    IAA、H2O2、H+、Ca2+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
  3. 光照强度:30000-35000lux

 


 

实验2Ca2+成像检测

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+光照(光照持续伴随样品)
  2. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  4. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  5. 27mM CaCl2处理2h+常温+光照(光照持续伴随样品)
  6. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  7. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  8. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 采集位点:0、30、60、90、120、150μm
  2. 测定时间:低温处理12h(处理时间待确认)
  3. 重复数:8
  4. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
  5. 光照强度:30000-35000lux

 


 

实验3Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:沉默A、沉默B、沉默C、沉默D
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h+常温+黑暗
  4. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+黑暗
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测20min(先看前2-3个样品的数据稳定情况再进行时间调整)
  1. 重复数:8
  2. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


番茄Cd扫点/定点/瞬时/预处理

【方案一:扫点+瞬时】

  1. 材料:番茄
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 处理:
  1. 不接种AM真菌
  2. 接种AM真菌
  1. 检测位点:扫点+定点

五、具体实验细节:

  1. 选择不接种AM真菌的番茄幼苗在100μM CdCl2中处理1h(处理时间可调整,仅针对扫点实验设计),在分生区(800μm)、伸长区(2500μm)、成熟区(7500μm)各选择一个点进行扫点检测3min,3重复/组

2.根据扫点结果确定定点检测的位置,进行瞬时实验。100μM CdCl2处理前检测5分钟,100μM CdCl2处理后检测10分钟,6重复/组

 

【方案二:瞬时】

  1. 材料:番茄
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 处理:
  1. 不接种AM真菌
  2. 接种AM真菌
  1. 检测位点:根伸长区

五、具体实验细节:

100μM CdCl2处理前检测5分钟,100μM CdCl2处理后检测10分钟,6重复/组

 

【方案三:扫点+预处理30天】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:
  1. 不接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  2. 接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:扫点+定点

五、具体实验细节:

  1. 选择”不接种AM真菌+100μM CdCl2”的番茄幼苗,在分生区(800μm)、伸长区(2500μm)、成熟区(7500μm)各选择一个点进行扫点检测3min,3重复/组
  2. 根据扫点结果确定定点检测的位置,处理1、2定点检测10分钟,6重复/组

【方案四:预处理30天】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:
  1. 不接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  2. 接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根伸长区

五、具体实验细节:

处理1、2定点检测10分钟,6重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


沉水植物龙舌草叶片表面碳酸根处理

  1. 材料:沉水植物龙舌草
  2. 处理:
  1. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl
  2. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.05mM KCl
  3. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.05mM KCl
  4. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl
  5. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.3mM KCl
  6. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.3mM KCl

三、检测指标:H+、Cl-

四、检测位点:叶片表面(正面和反面。非叶肉细胞,不用撕开。)

五、重复:8

六、具体方案

在①-⑥处理30分钟后,在载物台上静置7分钟,定点检测叶片正、反面各5min

七、测试液

H+(提前配置,静置4h以上使用):

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl,

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.05mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.05mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.3mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.3mM KCl

Cl-:

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl(①-③)

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl(②-⑥)

备注:需要外接10000 lux的光源(检测过程一直照射),以模拟光合作用。

 


实验一(实验条件摸索)

 

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

  1. 对照:0.5 mM NaHCO3+0.5 mM KHCO3(溶液液可能会含有CaCl2)处理15min

三、检测指标:H+、Ca2+、Na+、K+、Cl-可能会加NO3-(优先测H+,看完H+的结果再决定要不要测后面的指标)

四、检测位点:叶片表面正反面

五、重复:8

【具体方案】

  1. 摸索时间条件:如果现场检测溶液处理15min后H+的变化不理想,则需要延长处理时间(处理20min、30min等);如果结果理想,则后续的实验都按照处理15min进行。
  2. 摸索检测方法:现场尝试是否可以双传感器(同一个离子)同时检测叶片正反面。
  3. 摸索平衡时间:叶片切下后,因为不检测叶肉细胞,所以不需要平衡4h,但是不确定暴露的叶肉细胞平衡多久才不会对检测位点有影响,所以需要切下叶片后持续检测1h,确定平衡时间。(该摸索实验为工程师自己操作,不需要计费)

实验二(正式实验)

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

  1. 对照:0.5 mM NaHCO3+0.5 mM KHCO3(溶液可能会含有CaCl2)

三、检测指标:H+、Ca2+、Na+、K+、Cl-可能会加NO3-(优先测H+,看完H+的结果再决定要不要测后面的指标)

四、检测位点:叶片表面正反面

五、重复:8

【具体方案】

叶片在溶液中处理15min(根据摸索实验一的结果确定)后,定点检测5min(检测时间可能需要根据实验结果进行延长)

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

① 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3

② 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES

三、检测指标:H+

四、检测位点:叶片表面(正面和反面。非叶肉细胞,不用撕开。)

五、重复:8

六、具体方案

在①-⑥处理30分钟后,在载物台上静置7分钟,定点检测叶片正、反面各5min

七、测试液

H+(提前配置,静置4h以上使用,用KOH调节pH):

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3,pH8.5

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES,pH8.5

备注:需要外接10000 lux的光源(检测过程一直照射),以模拟光合作用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


不结球白菜硒+药处理

  1. 检测样品:1种不结球白菜
  2. 检测部位:根分生区
  3. 检测指标:Ca2+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20μM硒胁迫
  3. 20μM硒胁迫+50μM药缓解

5. 具体实施方案:

  1. 无任何处理组,检测10min数据
  2. 硒+药同时处理24h(时长可调整)后,检测10min数据   

6. 重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


昆虫触角

检测样品:昆虫

检测部位:触角

检测指标:K+

检测位点及测定时间:扫点测量,每个位点测定稳定数据时间3min

测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mMNa2SO4, pH 6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


番茄叶肉细胞/低温/光照黑暗/瞬时

实验1H+Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:H+、Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  4. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测15min

(现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。)

  1. 重复数:8
  2. 测试液

H+、Ca2+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

 

实验3Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:沉默A、沉默B、沉默C、沉默D、沉默E
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h+常温+黑暗
  4. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+黑暗
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测15min

(现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。)

  1. 重复数:8
  2. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


拟南芥下表皮保卫细胞

检测样品是:拟南芥;检测部位是:拟南芥下表皮保卫细胞

品种:fim1-1、fim1-2、fim2-2

检测指标:H2O2

处理方式:50 μM ABA处理时间为15min

检测位点:

定点测量
拟南芥下表皮保卫细胞
没有处理的样品检测10min,50 μM ABA处理15min后检测10min

重复数:3

测试液


处理前:2.0mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5.0 mM MES, pH 6.0;

处理后:50 μM ABA, 2.0mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5.0 mM MES, pH 6.0

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


指标选取

目前能够测定的指标:Ca2+H+Na+K+Cl-Mg2+Cd2+Cu2+Pb2+NH4+NO3-IAAO2H2O2

医学相关生理功能

检测指标

医学相关生理功能

H+

组成胞膜离子交换蛋白Na+-H+交换泵(NHE),调节pHi、稳定细胞容量(Na+净增,提高渗透压)、影响Ca2+转运、使肿瘤细胞抗凋亡,与心血管疾病、内分泌疾病、肿瘤、肾脏疾病均相关
H+门控离子通道,研究离子移动(全细胞膜片钳法)

Ca2+

Ca2+通过线粒体通路、死亡受体通路和内质网通路,经信号转导调控细胞凋亡
参与细胞电生理
作为凝血因子,参与凝血过程
参与肌肉(包括心肌、平滑肌)收缩、纤毛运动、阿米巴运动、白细胞吞噬,细胞分裂、受精等过程
参与突触神经递质合成与释放、蛋白激素合成与分泌,代谢以及细胞内外酶的激活和释放
胞内Ca2+增加,细胞功能异常、减退或衰竭
引起内质网应激(ERS)反应性凋亡的起始信使。内质网Ca2+紊乱引起神经细胞的损伤和兴奋性中毒(AD的发病机制)、血管病变异常的关键因素,与糖尿病、肿瘤密切相关
细胞Ca2+升高与休克组织损伤相关(LSCM结合荧光探剂标记检测)
血、尿Ca浓度高低可预测妊高症(用于产前诊断)
神经元胞内Ca2+参与疼痛信息的调控(LSCM测定胞内外Ca2+浓度)

K+

血K+明显增加,可作为扼颈窒息死亡的佐证(用于法医鉴定)
参与细胞内正常的新陈代谢
与Na+一起维持细胞体积、渗透压和酸碱平衡
保持神经肌肉系统的应激性,过高时神经肌肉高度兴奋、过低时陷入麻痹
与Ca2+一起维持心肌的正常功能
K+流失会引发癌症

Na+

与Cl-一起维持细胞外液渗透压
参与调解酸碱平衡
神经细胞受到刺激产生兴奋主要是由于Na+内流引起膜电位改变而产生的
Na+是DNA不稳定因子,能破坏双螺旋间氢键,促进遗传信息开放

Cl-

维持酸碱平衡
Cl-转运失调导致囊胞性纤维症

NH4+
NO3-

N是有机化合物组成成分,以蛋白质形式存在

Mg2+

参与平滑肌收缩
调节Na+、K+、Ca2+的转运,与高血压相关
人体内多种酶的激活剂
阻止Ca2+细胞内流,天然的Ca2+拮抗剂
抑制自由基的生成,促进自由基的清除
抗心律失常、调节血管张力而影响血压
参与葡萄糖代谢,维持胰岛素内稳态
通过抑制细胞膜上的Ca2+通道阻止细胞外Ca2+内流,从而阻止血管收缩
作用于内质网和肌浆网中的三磷酸肌醇受体,抑制其Ca2+释放,胞内Ca2+浓度下降,抑制血管收缩
增强内质网和肌浆网Ca2+ ATP酶活性,从而增强内质网与肌浆网吸收Ca2+,降低细胞内Ca2+浓度,抑制血管收缩
激活Na+-K+-ATP酶,维持细胞内电解质平衡
拮抗兴奋性氨基酸,如谷氨酸、天冬氨酸等,与癫痫发作有关
一切能量的产生,DNA及RNA的合成,各种膜的形成也均依赖Mg2+
参与骨及细胞形成等的一切生长过程
与蛋白质合成、脂肪和糖代谢,氧化磷酸化、离子转运、神经冲动的产生和传导、肌张力和肌力等均有密切关系

Cd2+
Pb2+
Cu2+

Cu:
维持人体正常生命活动所必需的微量元素,对于婴儿生长、脑组织发育、机体免疫等具有重要作用
人体中肝铜蛋白、脑铜蛋白、血浆铜蓝蛋白的成分
细胞色素C氧化酶(呼吸链关键酶之一)的成分之一
Cu/Zn超氧化物歧化酶的辅因子
生物合成儿茶酚胺途径的关键酶-多巴胺-β-羟化酶的重要组成部分
赖氨酸氧化酶和酪氨酸酶的组成成分
Cu直接或间接参与AD的病理过程

O2

维持生命的重要能源
维持机体免疫功能活力的关键物质
维持机体正常新陈代谢
被血红蛋白运送到身体各部分组织中,与其他物质发生氧化反应
分解身体中的有毒有害物质

H2O2

促肿瘤:抑制细胞DNA损伤后的修复;形成DNA碱基加成物引起细胞突变或死亡;阻断细胞间缝隙通信连接;影响正常细胞内信号转导;改变细胞粘附特性,促进恶性细胞转移;促进肿瘤细胞表达血管内皮生长因子
抗肿瘤:过氧化氢所产生的羟自由基引起DNA单链断裂,核酸碱基加成物等可以破坏肿瘤细胞DNA的合成和表达,引起细胞凋亡或坏死。
引起血管损伤的首要主要成分
刺激胞内信号转导过程,影响转录因子的活性、基引表达、肌肉收缩及细胞的生长、趋化作用和凋亡过程

植物相关生理功能

检测指标

植物相关生理功能

H+

作为质子泵,控制细胞内环境pH;
同时产生电化学梯度,促进离子及分子的运输
泌H+酸化细胞壁,促进细胞伸长生长
控制胞内pH变化打破种子休眠
参与根、根毛和花粉管的极性形成
酵母生长的限速因子

Ca2+

细胞延伸
调节膜的渗透性
Ca2+昼夜波动模型
Ca2+通道激活调控损伤反应
Ca2+振荡激活损伤基因
抵御胁迫
避免出现免疫反应
与NH4+、H+、Na+等拮抗
低Ca引起植物生理病害
活化酶反应
信号传导

K+

参与植物的氮代谢及脂肪代谢以及蛋白质合成,活化多种酶
促进糖的合成与转运
参与渗透调节、中和阴离子的负电荷,增进根系吸水
控制细胞膜的极化
促进光合作用及同化产物的运输
增强植物抗逆性(干旱、霜冻、水淹、病虫害、倒伏)、提高作物产量、改善作物品质
K+通道:Shaker家族、KCO(TPK)通道
K+转运体:KUP/HAK/KT、HKT等

Na+

增加原生质胶体的亲水性和溶胶作用
维持活力、增强抗性

Cl-

促进K+、NH4+的吸收
调节细胞渗透压、平衡阳离子
活化光合作用相关酶类,促进水裂解、释放氧气
促进细胞分裂

NH4+
NO3-

氮素吸收转运、代谢
参与酶的构成,影响酶活性
影响光合作用(叶绿素含量、光合速率、暗反应、光呼吸)
影响其他元素的吸收,如K+、Ca2+、Mg2+、Cl-
与植物的呼吸过程相关
影响植物形态、产量等

Mg2+

影响光合作用,叶绿素的组成成分、酶的活化剂
与糖代谢、氮代谢相关
影响核酸和蛋白质代谢
参与脂肪代谢、促进维生素合成

Cd2+
Pb2+
Cu2+

重金属

O2

参与植物呼吸过程
光合作用产生氧气

H2O2

诱导植物产生系统获得抗性、高度敏感抗性和热抗性
引起细胞衰老,诱导程序性死亡
参与ABA调控的气孔关闭
参与根的向地性、生长和不定根形成
细胞壁发育的信号分子
参与柱头和花粉粒的发育与相互作用
参与信号转导
调控基因表达

IAA

促进细胞伸长和细胞分化
刺激形成层细胞分裂,抑制根细胞生长、促进木质部、韧皮部细胞分化、调节愈伤组织形态建成

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


检测材料及检测部位

1. 动物

(1)细胞

神经细胞肿瘤细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等

(2)组织器官

肿瘤皮肤胃粘膜胰岛、脑(海马体等)、胚胎(大鼠)、耳蜗、心脏(香螺)、卵(鱼、鸡蛋爪蟾)、骨骼角膜、脊椎(豚鼠)、肌肉组织(肌纤维、心肌)

(3)其它生物种类

珊瑚、螨虫、昆虫(果蝇幼虫的肠、蟑螂血脑屏障、按蚊、长红锥蝽)、蝌蚪水蛭蓝蟹(微感毛)变形虫

2. 植物

(1)营养器官

根:根毛根瘤

:边材、心材、微管形成层、木质部

叶:表皮细胞、叶肉细胞盐腺细胞保卫细胞

(2)生殖器官

花:花瓣、花瓣表皮细胞、花粉

种子:整体、胚

果实:果壳、果皮、果肉(苹果、柑橘)、籽粒、棉花纤维、棉桃

(3)细胞:植物悬浮细胞液泡

(4)愈伤组织

 

3. 微生物

酵母细胞菌丝微藻细菌(白腐真菌、大肠杆菌)

 

4. 非生物材料

合金、泥沙、纳米复合材料

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


样品准备

● 由于非损伤微测系统十分灵敏,所以为了文章的成功发表,NMT实验材料的准备工作需要更加严谨。

 

1. 常见的培养方式有以下几种:

  水培(液体培养基)、平板培养(固体/半固体培养基)、土/沙培。由于非损伤微测系统在测定时需要将样品维持在液体环境中,因此水培样品最易操作。

  可检测的样品部位中,根部的检测经常会涉及到组培苗或是土/沙培苗。如果待测样品无法进行水培,可尝试土/沙培后再进行水培发根。这样培养的样品根部完整,避免影响测试点的选取。并且表面附着的物质也可以通过测试液平衡过程进行去除。从而保证了测试数据的稳定性和准确性。但如果只能在测试前将样品从土壤中或平板上取出,提醒您在取样时一定要小心,以免由于操作失误致使样品受到损伤,从而无法获得真实可靠的实验结果。并建议您取样时多冲洗待测样品根部并适当增加样品的平衡时间。

 

2. 用于非损伤微测系统检测的样品,绝大多数不需任何额外处理。但为了提升实验成功率,以下事项需要您的重视。本篇以苗期样品为例:

(1)样品苗龄:

请参考NMT文献确定检测使用的样品苗龄。

  a. 需要注意检测不同的部位(根、叶片),样品的苗龄可能不一样;

  b. 不同的实验目的(胁迫处理、营养吸收),样品的苗龄可能不一样。

(2)处理因素:

  a. 如果处理时间较长,按照正常程序处理上即可;

  b. 如果处理时间较短(数小时甚至更短),可以将样品寄送至美国扬格(旭月北京)非损伤测试中心再由工程师行处理。

(3)样品状态:

  活体样品信号非常灵敏,前期的样品准备很重要!不论是培养条件、环境,还是处理条件,都要把握的十分精确,只有这样,得出可用结果的概率才会高。

(4)待测样品挑选:

  待测样品需保证形态比较一致,才会更好地保证实验数据的一致性。因此建议样品数量准备充裕,并挑选一致性较强的样品进行测定。

3. 液泡提取方法

(1)液泡提取方法-烟草叶片

可见附件

(2)液泡提取方法-杨树根

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


预实验溶液尝试流程

一、所需溶液

 

1.标准溶液、校正液1、校正液2,按照NISC标准测试液配方配制。

 

比如检测指标是Ca2+

标准溶液:0.1mM CaCl2,pH6.0

校正液1:0.5mM CaCl2,pH6.0

校正液2:0.05mM CaCl2,pH6.0

 

2.待尝试测试液、待尝试校正液1、待尝试校正液2,即需要尝试的溶液,比如检测Ca2+,测试环境中需要添加10mM glucose,则待尝试溶液配方为:

     待尝试测试液:0.1 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

     待尝试校正液1:0.05 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

     待尝试校正液2:0.5 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

 

二、尝试流程

  1. 使用标准溶液、校正液1、校正液2校正传感器,确保传感器可正常校正,且传感器校正值(斜率)在范围内,在标准测试液中走空白, X-30采样规则下, 监测5分钟稳定数据。(备注1)

 

  1. 同一支传感器再次使用待尝试测试液、待尝试校正液1、待尝试校正液2进行校正,如果传感器可正常校正,且校正值(斜率)在规定范围内(备注2、3),即可进行下一步;如果传感器校正值(斜率)不再规定范围内,则备注4。

 

  1. 在待尝试溶液中校正值(斜率)正常,则在X-30采样规则下,在待尝试测试液中走空白,监测5分钟稳定数据。

 

  1. 若待尝试测试液中空白梯度阈值满足要求,则待尝试溶液满足系统使用要求,可正常使用。若待尝试测试液中梯度阈值不满足要求,则备注5、备注6。

 

 

备注:

1、验证待尝试溶液前必须经过标准溶液的检测,确保传感器正常工作。

 

2、校正值(斜率)及梯度阈值需符合范围,参考如下:

(1)标准斜率范围

   一价阳离子(H+、Na+、K+、NH4+):

标准溶液53~63mV/decade,尝试环境52~63mV/decade

   一价阴离子(Cl-、NO3-):

标准溶液-63~-53mV/decade,尝试环境-63~-52mV/decade

   二价阳离子(Ca2+、Mg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+):

标准溶液25~32mV/decade,尝试环境25~32mV/decade

   分子传感器:

标准溶液与尝试环境标准相同-2000~-9000pA/mM(O2)、50~90pA/mM(H2O2)、250~2000pA/mM(IAA)

(2)空白溶液梯度阈值标准:

离子:±1.5μV

分子:小于±3pA(O2)、小于±0.5pA(H2O2、IAA)

 

3、同一支传感器下,待尝试溶液校正值(斜率)与标准溶液校正值(斜率)差值范围要求:

   a.离子不超过±1 mV/decade

   b.氧分子不超过±500 pA/mM

   c.过氧化氢不超过±5 pA/mM

   d.IAA不超过±100 pA/mM

 

4、若待尝试溶液中,传感器校正值(斜率)不再规定范围内,则可更换人员再次配制溶液,重新进行尝试。

 

5、若待测溶液校正值(斜率)正常,但待测溶液空白梯度阈值不达标,需要重新更换传感器,重新进行尝试。

 

6、若尝试两次后依然无法达到要求,则需要调整待尝试溶液配方中的药品成分或者浓度配比后再次尝试。

 

7、若多次尝试后依然无法满足要求,则此配方无法使用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


测试液成分如何确定?

测试液成分:

1.参考NISC测试液标准 v2.5 (可见附件)

2.根据样品或是研究方向、待测指标等借鉴文献中使用的溶液成分。NISC文献库

3.自行设计。

需要强调的是,无论您选择什么样的溶液成分,需要保证非损伤微测系统在此溶液环境下可以正常工作。所以只需在正式检测前,进行一个简单的预实验操作——查看此溶液对系统是否会产生影响,即可!

 

使用旭月公司设计的溶液配制小工具可以保证配制溶液的准确性!

为了提高实验效率以及得到更好的实验结果,可以选择采购旭月公司提供的溶液。

 

溶液配制视频教程:

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


样品平衡

样品 平衡时间 其他要求
叶肉细胞 4小时  
保卫细胞 1小时 需要光照,光照强度10000-15000Lux
植物根 30分钟  
其他样品 30分钟  

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


设备操作

如何确定根尖位置的最大流速?

确定根尖最大流速的位置,常用方法是扫点实验,比如:在根冠、在距离根冠300um、500um、800um……位置分别检测 3~5分钟,6-8个生物学重复,作比较即可。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:40


如何确定视频采集软件图像中的距离?

(1)Toup View软件可以通过物镜测微尺校准软件中的标尺,然后使用软件中的测量功能即可。(可在流速云查看《ToupView摄像头软件图像直线距离测量方法(适用于流速检测软件 imFlxes V2.X)》)
(2)通过运动控制,移动传感器的尖端,来测量视野距离或者样品材料的长度。比如,运动控制步距调整为50um或者100um,打开Motion后通过键盘输入移动指令,即移动50um或者100um。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


离子传感器校正时,如果电压读数出现错误或显示超量程怎么办?

(1)检查参比电极内部保存溶液是否充足?如果不足,补充3M KCl溶液。
(2)参比电极是否浸没在溶液中?如果不在溶液中,将参比电极放入校正液中。
(3)传感器是否浸没在溶液中?如果不在溶液中,将传感器放入校正液中。
(4)上述步骤无效,取下传感器在传感器制备显微镜下观察尖端是否有气泡,如果有重新制作传感器。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:40


我们的实验室要搬家,能否提供移机服务?

我们的实验室要搬家,能否提供移机服务?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:40


我的系统出现了问题,您这边工程师什么时候会联系我?

您可以直接联系负责您系统的售后工程师或者拨打售后电话010-82622628。在24小时内,负责该系统的工程师会与您联系,与您沟通确认系统故障原因。在48小时内会为您提供一套解决方案。如果按照该方案系统故障无法解决,那么该工程师会与您沟通上门检修的时间。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


我们系统配件如果出现问题维修或者更换,需要多长时间?

我们维修和调试的时间会在3-5天左右(不包括运输的时间),工程师在联系您时都会跟您说清楚。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


感器制备显微镜灯泡不亮怎么办?

检查电源线是否插牢;检查显微镜电源开关和亮度调节装置是否打开并工作正常;根据用户手册附录中流程更换新的灯泡;联系售后工程师解决。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


生物倒置显微镜光源不亮怎么办?

(1)检查电源线是否插牢。

(2)检查显微镜电源开关和亮度调节装置是否打开并工作正常。

(3)打开显微镜光源上盖,将灯泡向外拔出约5mm的长度。

(4)根据用户手册附录流程,更换新的灯泡。

参考视频可见附件。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


打开电源后,电源指示灯不亮怎么办?

(1)检查电源线是否插牢,如松动,插紧即可。

(2)检查开关是否可以正常按动,如损坏,联系工程师进行维修。

(3)检查保险管是否完好,如果损坏,更换备用保险管。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


屏蔽罩拉门拉下后无法固定位置,怎么办?

(1)检查拉门两边的固定插销是否工作正常。

(2)检查滑槽是否磨损严重。如果滑槽部分位置磨损严重,可以选择其他部分进行固定;如果整体磨损严重,请联系负责售后工程师。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


防震台无法充气怎么办?

(1)检查充气泵的电源线是否插牢,开关是否打开。

(2)检查充气泵的阀门是否打开。

(3)检查连接充气泵和防震台的软管是否连通正常,是否有弯折现象。

(4)如果经过检查后没有发现问题,需要联系工程师进行维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


如何清理电动三维上的灰尘?

时常用吸耳球将运动平台上的,尤其是3个导程螺杆上的尘土吹掉。然后用棉签蘸上无水乙醇彻底擦拭整支导程螺杆,最后点上机油润滑。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


视频采集软件无法正常打开采集图像怎么办?

(1)检查CCD摄像头与数据采集系统之间的USB连线是否插牢,CCD上的工作指示灯是否点亮。

(2)断开连接摄像头的USB连线,关闭视频采集软件,之后将USB线重新插上,系统识别出硬件后再打开视频软件,按照步骤进行操作(打开软件时一定要等自动弹出的小窗口关闭后再进行之后的操作)。

(3)更换数据采集系统上的USB插口,再次执行以上步骤。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


三维运动无法切换成键盘控制(按键后没反应)怎么办?

(1)检查运动控制器开关是否打开,电源指示灯是否点亮,电源线是否插牢。

(2)检查运动控制切换Motion开关指示灯是否点亮。

(3)检查连接三维运动平台的排线和连接电脑的数据线是否插牢。

(4)检查鼠标光标操作区域是否在运动控制界面内。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


如果我们的系统着急维修,要提前开发票报账么?

如果您的系统需要维修维护,在维修维护完毕之后再进行报账也可以。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


三维Y轴超强度固定连接弹簧断了,怎么办?

需要更换新的超强度固定连接弹簧,将运动三维拆卸包装寄回进行维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


测定离子时,信号波动很大,数据不稳定怎么办?

(1)换成空白测试液,将传感器(电极)动态信号上下限范围调整为正负1.5uV,观察数据是否在此范围内,如果在此范围,有可能是样品造成的,建议更换样品。

(2)在静态模式下观察传感器(电极)电位,在上下限0.1V范围内是否平稳(一条水平直线)。

(3)在显微镜下观察传感器(电极)尖端是否正常,灌充液是否连续,如出现断层或大的气泡,重新制作传感器(电极);LIX如果漏光,重新灌充LIX。

(4)检查参比电极内液,如果不充足,补充3M KCl至没过银丝镀层。

(5)检查传感器(电极)固定架上的银丝氯化层是否完好,如果不完好需要重新进行氯化,或者银丝过细更换新的传感器(电极)固定架。

(6)依次更换测试液(标准检测溶液)、传感器(电极)(重新制作,重新蘸LIX,重配灌充液)、更换其他种类传感器(电极)。

(7)将前置放大器两接口用线短接,观察静态电位,如仍然存在静态电位波动,可以给前置放大器外壳接一根地线。

(8)更换前置放大器。

(9)关闭除数据采集系统和信号处理器外的所有设备电源(显微镜最好将电源线也拔下来),之后一次打开各个设备的电源,观察静态电位变化,当打开某一设备电源,静态电位出现明显波动时,需要给该设备及与该设备相连的设备接上地线。其中显微镜的地线需要固定在显微镜背面的内六角螺丝上;电动三维运动平台的电机也需要连接地线(可以连在固定电机的螺丝上);其他设备接在该设备背面的任意接口螺丝上即可。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


测试过程中,离子电位偏离正常值较多怎么办?

(1)换成空白测试液,如果电位能回到正常数值,则可能是样品自身的原因造成电位漂移。

(2)重新校正传感器(电极),看斜率是否能达到要求。

(3)重新制作传感器(电极), 按步骤操作。

(4)如果还会出现以上现象,依次更换测试液(标准检测溶液)、传感器(电极)、其他种类传感器(电极)。

(5)传感器(电极)Holder可重新打磨氯化,或者更换新的。

(6)更换参比电极。

(7)更换前置放大器。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


如何获取系统使用手册?

您可以直接登录流速云,查找下载用户手册电子版使用。

参考视频见附件。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


灌充液打到传感器(电极)尖端后为什么注射器的三通阀要通大气?

通大气是为了释放传感器(电极)中的气压,防止当传感器(电极)与LIX液面接触时由于气压问题导致灌充液打入到LIX中,造成LIX污染。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


银丝氯化多久做一次?

如果您的实验频繁,比如每周都有几次试验的话,建议1个星期氯化一次;如果您的实验不频繁,比如1个月才有1次试验的话,建议每次实验前氯化一次。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


银丝氯化后银丝上是黑色的怎么办?

(1)重新更换100mM KCl溶液

(2)检查两极连接是否正确

(3)电量不足,更换9V电池。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


启动测试时,X轴运动异常,无法反复运动,只沿着X轴右侧移动。

(1)先检查运动开关状态、插拔连接线,

(2)打开数据采集系统重新插拔运动采集卡。

(3)如果还是无法解决,需要联系售后工程师进行返厂维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


启动Motion开关后,LIX会突然流失一些,或者出现断层?

(1)在LIX灌充时可以来回多抽拉几次,使LIX和传感器接触更充分。

(2)传感器在传感器固定架中,保持稳定,不要有晃动。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


测试时找不到分子传感器尖端

金属(分子)传感器在Y轴调节“横扫”物镜时,转动三维旋钮时要放慢速度,金属传感器的尖端弹性较大,容易抖动,容易出现看不到虚影的情况。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


分子传感器极化时电流值不在正常范围

(1)按照流速云中的测试液配方重新配制测试液。

(2)联系售后工程师解决。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


测试K+时,第一支传感器校正没有问题,第二支传感器校正不出来,斜率总是差一些。

(1)更换新的校正溶液

(2)LIX Holder中的LIX长时间暴露在空气中,已经变质,重新蘸取LIX制作传感器尝试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


测试K+一段时间后,软件没有读数了怎么办?

(1)检查K+ LIX是否已经变短,重新灌充LIX;

(2)查看背景电位变化情况,漂移超出范围重新校正;

(3)重新更换新的传感器。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


LIX泄漏如何处理?

(1)重新灌充LIX,过程中适当增加LIX反复进出尖端次数(7-8次)。

(2)上述步骤无效,可取一支新的LIX holder吸取一点新的LIX,再重新灌充。

(3)上述步骤无效,可更换一支新的传感器重新制作,如制作3支以上还是存在LIX泄漏的情况,建议更换另一盒传感器再重新制作。

(4)设备运行环境湿度控制在50%-60%,如问题仍不能解决及时联系旭月公司售后人员。

参考视频可见附件。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


一次测试中传感器(电极)需要校正几次?

正常情况下传感器(电极)在一次测试中校正一次,如果测试中发现电位漂移严重即跟在测试液中校正时的电位相比超过正常范围(二价离子超过±5,一价离子超过±10)则需要重新校正。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


如何更换前置放大器?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


测试开始时传感器接近样品,信号出现较大波动怎么办?

可以依次更换样品的另一个测试点、更换测试液;波动仍然存在,更换空白测试液测定;若没有波动,说明可能是样品问题,更换新样品。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


测试过程中,信号出现波动怎么办?

大多数是样品或溶液本身造成的,可以依次更换另一个测试点、更换测试液;波动仍然存在,更换空白测试液测定;若没有波动,说明可能是样品问题,更换新样品。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


测试过程中LIX往回缩怎么办?

更换传感器(电极),将灌充液灌充长度稍微增加一点;在其他的测试液中模拟测试,观察LIX是否回缩,确定是否是测试液或样品的问题。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-25 03:36


PHMIAS2008 En ver3.0(图像采集)软件出现弹窗报错怎么办?

首先关闭软件,重新启动,每次启动时PHMIAS软件都会有一个注册界面,等这个界面缓冲完毕后再进行操作就不会出现上述情况了;如果不行需要联系我们的售后工程师为您解答。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


Paint shop Pro4截图软件按F12无法截图怎么办?

在菜单栏中找到“Capture”,在下拉菜单中选择“start”,然后软件会自动最小化,此时F12截图功能才能正常使用,在每次打开截图软件时都要重复这个步骤。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


实验前为什么要进行传感器的校正?

一是为了确保传感器(电极)能够正常工作,二是为了得到该种离子选择性微传感器(电极)的斜率和截距。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


校正斜率值范围是多少?

一价阳离子的校正斜率值范围为58±5mv/decade;一价阴离子的校正斜率值范围为-58±5mv/decade;二价阳离子的校正斜率值范围为29±3mv/decade。实际以流速云检测软件中的范围值为准。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


“Calibration”显示灰色无法点击怎么办?

在菜单栏中找到“Technique(RawA/D)”,在下拉菜单中找到“ISP/PVP选取相应的采样规则即可。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


校正时电压稳定较慢怎么办?

更换新的校正液尝试;把传感器抬起反复进出液面几次,如还是无法稳定重新制作传感器。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


校正值偏低怎么办?

(1)将高浓度的校正液稀释10倍,得到低浓度校正液,重新进行校正。

(2)上述步骤重复两遍无效后,使用待测离子的纯溶液作为两个不同浓度的校正液进行校正,如果此校正液校正出的斜率正常,按照测试方案表中配方,重新配置高、低浓度的校正液和测试液,然后进行校正。

(3)上述步骤无效,更换新的LIX,重新灌充制作传感器。

(4)上述步骤无效,更换参比电极内部保存溶液(3M KCl)。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


显微镜的物镜倍数如何选择?

一般根据样品大小不同,使用不同放大倍数,组织样品较大,则可以根据实际情况,选择较低倍数物镜测定;细胞样品较小,为了测量准确,则必须使用较高倍数物镜。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:48


手动调节三维运动转不动怎么办?

关闭Montion Control的“MONTION”键,指示灯亮状态是自动调节,指示灯灭才是手动调节状态。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


输入文本时上下左右键为何无法使用?

在整个测量过程中,上下左右键是调节传感器方向的,所以当使用键盘输入文本时,避免使用键盘的方向键,否则程序会理解为控制传感器运动,极易造成传感器损坏。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


测试时样品发生漂移怎么办?

如果样品小幅度发生漂移不用停止测试,测试时传感器也是可以移动的,只要用方向键沿着样品漂移的方向小幅度移动传感器就可以了,移动的距离要确保跟漂移之前的测试位置保持一致。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


LIX的灌充长度影响什么?

LIX的灌充长度影响尖端的电阻,灌充过长的话电阻增大,传感器(电极)稳定较慢,而灌充过短的话容易造成LIX泄漏。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


参比电极的作用是什么?

 (1)和传感器(电极)、测试液、前置放大器一起构成电路回路。

 (2)提供一个参考电位。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


校正时,在不同浓度校正液中电位相同怎么办?

(1)检查信号处理器电源开关是否打开,前置放大器是否连接正确。

(2)将传感器(电极)Holder从放大器上拔出,重新插一遍,不要插的过深。

(3)重新更换校正液。

(4)重新制作传感器(电极),保证LIX、灌充液正确。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


初始测定时遇到增强的干扰信号和瞬时人工信号怎么办?

如果传感器(电极)是好的,运行几分钟,它就会稳定下来。如果半个小时后还未稳定,请更换一支新传感器(电极)。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


打开运动开关时会出现抖动的情况戳坏传感器尖端。

请及时联系售后工程师返厂维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


测试时传感器(电极)出现抖动怎么办?

(1)检查防震台是否未充气。

(2)检查前置放大器、传感器Holder是否未固定牢固。

(3)检查导程螺杆是否长期使用某段量程,造成螺杆的过度磨损,将传感器位置进行移动,换一段导程螺杆的位置进行测试。

(4)检查连接导程螺杆和步进电机的弹簧是否变形。

(5)检查后台软件设置速率是否不合适。

(6)与系统相邻的桌子或操作台是否有人员在使用,影响到传感器(电极)的运动。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


传感器(电极)靠近样品时电位值一直变化,稳定时间长怎么办?

(1)检查传感器(电极)在空白溶液中的电位是否正常。

(2)将样品用测试液进行多次冲洗,并更换新的测试液。

(3)延长样品的平衡时间,并且测试前更换新的测试液。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


iFlux V1.0测试时发现测试数据中电位差部分没有显示出来怎么办?

更换采样规则后,在watch界面,点击samp rules,弹出小窗口后点击OK,再点击use new,之后进行测试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


ASET软件截出的样品图为黑屏怎么办?

(1)关闭黑屏图,重新截图。

(2)点击video下的live,关闭后再进行截图。

(3)退出ASET程序重新进入。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


测试过程中发现传感器(电极)一直移动,无法停止怎么办?

(1)将运动控制开关关闭,等待运动结束。

(2)联系负责您设备的售后工程师解决此问题。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


分子传感器的校正和离子传感器的校正有什么不同?

(1)金属(分子)传感器读取的是电流值,单位pA,离子传感器读取的是电压值,单位mV。

(2)校正界面有所不同,输入浓度的界面,O2分子是%,离子是mM。IAA、H2O2分子输入的浓度也是mM。

(3)斜率的电位不同,分子是pA/mM(软件上为pA/percent),离子mV/decade。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


Toup view软件中视野一直是黑色状态,调节物镜镜头位置不在对应档位上是有视野显示的,调到档位上就变成黑色。

进口显微镜目镜是三目镜架,调节三目目镜架的开关(目镜下方按钮),视野恢复正常。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


土培样品的根系尖端容易断,并且测试信号背景电位偏高。

土培样品根系避免直接拔出根系,使用清水清洗出整个根系,保证根系的完整性。在测试前,尽量延长一些平衡的时间,测试前更换新的测试液。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


盐腺的测试方法是在上方还是侧方。

两种方法都可以,但是要看待测细胞的位置方便哪种方式的检测。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


传感器(电极)使用有没有时间限制?

传感器在正常运行的状态(可校正、空白)下可以长时间用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


测同一离子更换样品是否需要更换传感器(电极)?

传感器正常运行状态下不用更换。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:52


氢离子的灌充液是15毫摩的氯化钠,然后通过40mM的磷酸二氢钾来调配一pH吗?

根据对应的浓度,按照正常溶液配制方法配制,最后用Tris调节pH到达7.0即可。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


仪器是测距离样品不同的2点的离子/分子的浓度差,电极在这2点之间反复往返的运动,由于液体也会被带动,而每时每刻样品释放出来的离子/分子是动态的,会不会不能真实的反映浓度?

(1)两点间的运动距离是10um-30um,距离是非常短的。

(2)两点间的运动采集数据时间为6秒左右也是避免这些的原因。

(3)专业的设备提供的运动稳定性也是经过验证的。

(4)实验前的空白也是验证的一个标准。

(5)离子分子在测试液中扩散的速度,远远快于NMT传感器运动的速度。即:在传感器到达一个测量点后的瞬间,离子分子就已经达到了新的浓度动态平衡,而且NMT的设计是该传感器还要在该位置等待一小段时间,因此,NMT技术的两点运动测量方式所带来的溶液扰动不会影响到离子分子流速数据的准确性。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


防静电手环佩戴会被撑大松垮怎么办?

请老师自行到耗材销售平台订购新手环。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


如何判断数据的稳定性?

参考视频可见附件

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


植物根、茎的固定方法

  • 本篇以水稻幼苗根部为例,两周龄的水稻幼苗,根部呈白色,长度不超过10cm。

准备工具:塑料培养皿、滤纸、树脂块、剪刀、镊子。

具体步骤:

 

1. 用剪刀将滤纸剪成相同大小的长条(大小根据样品及所选取的培养皿大小来定),之后浸入盛放有测试液的培养皿中,树脂块也一并放进去,进行平衡。

2. 将样品放入测试液中平衡一段时间,具体时间根据情况而定,一般在10min-15min。

3. 用镊子把一条滤纸平放到培养皿底部,将样品放到滤纸上,再用一条滤纸盖住样品。

 

这里需要注意:

(1) 样品需要测定的位置要露出来,而且尽量露出的少一些,否则在测试中样品可能也会有轻微的飘动,可以用镊子轻拉样品来调节。

(2) 样品露出的位置尽量靠近培养皿中部,可以帮助工程师更好的调节电极的位置。

(3) 操作过程中尽量不要碰到需要测定的根部,以免损伤样品。

4. 为了防止加入溶液后样品飘动,可以用树脂块压住滤纸来固定住样品,需要注意的是最好不要将树脂块直接压在样品上,尤其是压在需要测试的位置上。

5. 像水稻这种整体不是很长的样品,可以将其剩余部分盘绕在培养皿中,但是不要挡住需要测定的部位,最后用滴管向培养皿中缓慢加入测试液,直接倒的话可能会把样品冲跑,测试液的量需要没过样品3-5mm,之后就可以拿来测试了。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


植物叶片(如:保卫细胞等)的固定方法

(一)镊子撕取法(适用于叶片较大的植物,例如烟草)

 

准备工具:培养皿、镊子、双面胶、剪刀、毛笔(或小刷子)等。

具体步骤:

1. 剪一小块双面胶粘在干燥的塑料培养皿底待用,面积不宜太大。

2. 用镊子撕取表皮条(下表皮)。撕取下的表皮条需要一部分透明,另一部分留有绿色叶片用于粘连固定样品。

一般情况下,只要肉眼能看见透明的表皮条,其上就会存在待测的保卫细胞,不宜太大,太大容易卷曲。

 

3. 将带有透明表皮条的叶片部分粘在双面胶上,透明表皮部分露在双面胶之外。为了使得表皮条跟皿之间能够紧贴,可在远离双面胶的地方滴一小滴测试液,粘之前让表皮吸附一些液体(绿色叶片部分尽量不要粘液体),靠张力将表皮条吸在皿底。

 

4. 用湿毛笔轻轻刷去表皮条表面的叶肉细胞。

 

5. 加入测试液平衡一段时间(一般为1-2小时,并加入10000~15000Lux的光照)后倒掉,由于撕取表皮的过程中会造成叶片细胞的破裂,在平衡过程中可以多更换几次测试液,以保证平衡效果。平衡结束后需要更换新鲜测试液即可测试。如果加入测试液后表皮条漂起,再用毛笔轻轻刷一下并更换新鲜的测试液。


(二)胶带粘贴撕取法(适用于叶片较小的植物,例如拟南芥)

 

准备工具:培养皿、深色绝缘胶带、白色透明胶带(Magic Tape)、剪刀等。

具体步骤:

1.剪取叶片将叶片上表面粘贴在深色绝缘胶带上,并使用剪刀适当修剪叶片边缘。

 

2.将白色透明胶带边缘剪取一个小的缺口,注意缺口的大小,过大过小都不利于获取叶片的保卫细胞。

 

3. 使用白色透明胶带带有缺口的地方粘贴叶片的下表皮。

4. 将白色透明胶带撕下,利用两个胶带的粘贴力可以获取叶片下表皮的保卫细胞。

  5. 将撕取的样品粘贴固定到干净的培养皿中。

 

  6. 加入测试液平衡一段时间(一般为1-2小时,并加入10000~15000Lux的光照)后倒掉,由于撕取表皮的过程中会造成叶片细胞的破裂,在平衡过程中可以多更换几次测试液,以保证平衡效果。平衡结束后需要更换新鲜测试液即可测试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


细胞及微生物的固定方法

● 可以使用此类方法的样品实际上有很多种,例如动植物的细胞、愈伤组织、液泡,单细胞藻类、细菌、酵母菌,再或是花粉粒、花粉管等,固定时整体上遵循一个原则:不管样品是贴壁还是悬浮,需要保证样品在测试过程中不会随意飘动或游动。

本篇以豌豆根部边缘细胞为例。

 

准备工具:塑料培养皿,旭月公司提供的固定样品玻片,移液枪及枪头,镊子,测试液等。

 

具体步骤:

1. 取一个干净的培养皿,用移液枪在皿底中间位置滴一滴测试液,然后用镊子夹住一片玻片轻轻压在培养皿底部,防止之后大量加入测试液后玻片漂起来。

 

2. 用移液枪吸取一定量的样品溶液(具体量依样品而定,一般为100uL-200uL),滴到玻片中间位置,涂抹均匀,然后静置5-10min,使样品能充分被玻片吸附住。

 

3. 用移液枪吸取一定量测试液,先用镊子轻轻压住玻片边缘,再沿着培养皿边缘缓慢加入测试液,防止玻片漂起来,加入的测试液必须完全没过玻片。

 

4. 同样沿培养皿边缘用移液枪(或滴管)将皿中测试液吸出(将漂浮的细胞冲掉),然后再加入新鲜的测试液就可以进行测试了。

 

注意以下事项:

1. 尽量将样品在玻片上涂抹开,让样品充分接触到玻片,这样才能起到作用。

2. 加溶液时,一定要用镊子按住玻片边缘。因为加溶液时很容易将玻片冲起来,在溶液的影响下使得样品被冲到玻片下方,无法测试。所以不仅要按住玻片边缘,更要缓缓加入溶液。

3. 吸取溶液时同样要缓缓的,并且不要伸到液面最低端吸取,这样容易将样品吸走。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


植物种子与类似形状样品的固定方法

● 可以使用此类方法的样品实际上有很多种,例如动植物的细胞、愈伤组织、液泡,单细胞藻类、细菌、酵母菌,再或是花粉粒、花粉管等,固定时整体上遵循一个原则:不管样品是贴壁还是悬浮,需要保证样品在测试过程中不会随意飘动或游动。

本篇以豌豆根部边缘细胞为例。

 

准备工具:塑料培养皿,旭月公司提供的固定样品玻片,移液枪及枪头,镊子,测试液等。

 

具体步骤:

1. 取一个干净的培养皿,用移液枪在皿底中间位置滴一滴测试液,然后用镊子夹住一片玻片轻轻压在培养皿底部,防止之后大量加入测试液后玻片漂起来。

 

2. 用移液枪吸取一定量的样品溶液(具体量依样品而定,一般为100uL-200uL),滴到玻片中间位置,涂抹均匀,然后静置5-10min,使样品能充分被玻片吸附住。

 

3. 用移液枪吸取一定量测试液,先用镊子轻轻压住玻片边缘,再沿着培养皿边缘缓慢加入测试液,防止玻片漂起来,加入的测试液必须完全没过玻片。

 

4. 同样沿培养皿边缘用移液枪(或滴管)将皿中测试液吸出(将漂浮的细胞冲掉),然后再加入新鲜的测试液就可以进行测试了。

 

注意以下事项:

1. 尽量将样品在玻片上涂抹开,让样品充分接触到玻片,这样才能起到作用。

2. 加溶液时,一定要用镊子按住玻片边缘。因为加溶液时很容易将玻片冲起来,在溶液的影响下使得样品被冲到玻片下方,无法测试。所以不仅要按住玻片边缘,更要缓缓加入溶液。

3. 吸取溶液时同样要缓缓的,并且不要伸到液面最低端吸取,这样容易将样品吸走。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


适于体视镜检测样品的固定方法

● 对于测试鸡蛋、植物果实、合金等不透光的样品来说,倒置显微镜无法满足NMT技术的测试要求,需要使用体视显微镜来进行测试。此类样品的固定方法比较特殊。

本篇以柑橘果实为例,展示体视镜测试中样品的固定方法。

 

准备工具:将离心管盖或者其它大小适中的盖状容器打孔后的器具、胶水(不影响测试即可)、移液枪等。

 

 

具体步骤:

1. 根据测试部位,将待测部位露出,使用移液枪在测试样品表面或者离心管盖子底部涂抹适量的胶水。

 

2. 将离心管盖固定在待测样品上,固定时可根据情况在胶水少的部位再添加一些胶水,或是用胶水将离心管盖与样品链接缝处粘住,静止一段时间待胶水晾干。

 

3. 加入蒸馏水冲洗,目的是将胶水表面的物质冲掉,避免对测试信号产生影响。并检查粘贴后的器具是否漏水,如发现漏水则需要重新进行固定。

 

4. 加入测试液平衡一段时间(一般为10-15min)后倒掉,再加入新鲜的测试液即可进行测试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


文献资料

数据处理分析


可见附件:数据分析处理流程(iFluxes_V1.0).pdf、数据分析处理流程(imFluxes_V2.0).pdf

非损伤微测技术文章撰写参考资料


可见附件:非损伤微测技术文章撰写参考资料_V5.2——联盟版.pdf

文章撰写资料试剂耗材型号发表的文献


可见附件:C2015-001-Overexpression_of_bacterial_c-glutamylcysteine_synthetase.pdf  

流速传感器工作原理文献

 

文献里介绍了Ca2+流速传感器结构、组成、LIX如何工作,流速如何测定等等基本问题

可见附件:

Construction,_Theory_and_Practical_Considerations_for_using_Self-Referencing_of_Ca2+-Selective_Microelectrodes_for_Monitoring_Extracellular_Ca2+_Gradients.pdf ‎

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


开关机注意事项

  • 系统开机前要注意把稳压电源接入插线板的总开关打开,然后再逐一打开系统相关部件电源。
  • 冬天由于气温低,空气干燥,开机前要打开空调和加湿器,将室内温度和湿度调节到合适范围(室温22℃-25℃,湿度50%-60%),同时操作者要穿上防静电服。
  • 关机时要注意将各部件旋钮及开关放到正确的位置,方便下一次使用,还需要注意将三维运动位移平台的螺杆位置调节到中间,这样才能增加其使用寿命。最后不要忘记关闭总电源。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


流速传感器开口与型号

  • 流速传感器开口(尖端直径)很重要,流速传感器的尖端直径决定了实验的空间分辨率及流速传感器的输入电阻,同时流速传感器尖端的形状很大程度上决定着吸附LIX的能力。
  • 目前,非损伤微测实验常用的流速传感器开口大小为1-2μm、4-5μm、8-10μm。

流速传感器型号: 
XY-CGQ-01(组织样品专用4-5 μm) 
XY-CGQ-02(细胞样品专用1-2 μm) 
XY-CGQ01(组织样品专用8-10 μm)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


LIX灌注长度

  • LIX的长度随流速传感器种类不同而不同,一般除K+、Cl-和NO3-流速传感器外,LIX长度应在40-50μm,K+流速传感器180μm,Cl-和NO3-流速传感器80μm;
  • 灌充长度影响尖端的电阻,灌充过长的话电阻增大,流速传感器稳定较慢。而灌充过短的话容易造成LIX泄漏。
  • 离子选择性微流速传感器灌充液成分、离子交换剂型号、灌充长度一览表

离子项目

灌充液成分

离子交换剂

LIX灌充长度

H+

15 mM NaCl +40mM KH2PO4(pH 7.0)

XY-SJ-H

40-50μm

Ca2+

100 mM CaCl2

XY-SJ-Ca

40-50μm

K+

100 mM KCl

XY-SJ-K

180μm

Na+

250 mM NaCl

XY-SJ-Na

40-50μm

Cl-

100 mM KCl

XY-SJ-Cl

80μm

NH4+

100 mM NH4Cl

XY-SJ-NH4

40-50μm

NO3-

10 mM KNO3

XY-SJ-NO3

80μm

Cd2+

10mM Cd(NO3)2+0.1mM KCl

XY-SJ-Cd

40-50μm

Mg2+

500mM MgCl2

XY-SJ-Mg

40-50μm

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


什么是校正及校正的目的

  • NMT测试中的流速传感器校正指的是:将流速传感器放入已知离子浓度(不同浓度,2个或3个)的溶液中读取电压值,以Nernst方程为基础,建立浓度和电压的关系。
  • 校正的目的主要有两个:
  1. 建立浓度和电压的线性关系,用于流速的计算。同时确定流速传感器是否正常工作。
  2. 保证测量结果的准确性。所以需要校正时必须校正。
  • 正常情况下流速传感器在一次测试中最少需要校正2次,即测试开始前一次,结束时一次,有些特殊的流速传感器,例如Cl-流速传感器,为了获得准确的数据,需要多次校正,这属于正常的校正。
  • 校正和流速传感器漂移有关,漂移是一个持续的过程,一般来讲,当1价离子电位变化10mV以上,2价离子电位变化5mV以上时,需要再次校正。
  • 有的数据在校正前后算得的流速差别很大,造成的原因是因为重新校正后,会得到新的斜率值和截距值,如果没有用新的斜率值和截距值计算数据的话,校正前后算出来的结果就会差的比较大,所以要特别注意。但是有时候,流速差别较大可能往往表现的正是活体样品真实的生理反应,所以样品的选择上要多注意。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


校正时的注意事项

  • 流速传感器不要碰底部,但最好深入液面较深处;参比电极和离子流速传感器的距离要保持相对固定,不要忽远忽近;在更换校正液之前冲洗参比电极。
  • H+需要将pH值换算成mM后再输入。
  • 以下是常用离子/分子不同浓度校正液相对应的电位值的参考值,不同系统下会有一定偏差,但如果没有特殊情况,电位值应该在这个范围之内。

下表为校正液浓度为0.1mM时,各离子传感器电位的经验值。

离子

电位值

Na+

-90 mV— -50 mV

K+

-100 mV— -70 mV

NH4+

-80 mV— -40 mV

Ca2+

-20 mV— +10 mV

Mg2+

-20 mV— +10 mV

Cd2+

+150 mV— +200 mV

NO3-

+280 mV— +350 mV

Cl-

+200 mV— +250 mV

H+(pH6.0)

+150 mV— +200 mV

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


配制校正液

  • 配制校正液时,最好采用先配制好较高浓度的母液,然后稀释的方法配制,不要直接溶解固体,因为校正液中的离子浓度一般较低(大多数是0.01mM~1mM),直接用固体配的话称量的量会很少,导致误差增大,校正时不能达到理想值。
  • 每种离子的校正液要有一高一低两种浓度,原则上是要将测试液中该离子的浓度包含在内,一般高低浓度相差10倍,比如测试液中Na+是0.9mM,校正液就可以是0.5mM和5mM。H+的话原理一样,调节高低两种pH即可。
  • 校正液中除了待测离子外,还应该有测试液中同浓度的其他离子,pH最好也和测试液一致,如果要测定多种离子,可以配制成同一瓶校正液,但校正液中的待测离子浓度要相应改变。
  • 由于不同LIX的选择性不同,所以配制校正液时的离子浓度也是有要求的:
  1. H+:pH4-pH9之间。
  2. Na+:10mM—0.5mM,而且溶液中K+浓度不要高于Na+
  3. K+:10mM—0.05mM,且溶液中Na+浓度不要高于K+
  4. Ca2+:10mM—0.05mM,且溶液中最好没有Cd2+或者浓度低10倍以上。
  5. Mg2+:10mM—0.1mM,且溶液中最好没有Cd2+和Ca2+或者浓度低10倍以上。
  6. Cd2+:1mM—0.005mM,别的离子基本没什么影响。
  7. NH4+:10mM—0.05mM,电位可能不是很稳定,可以选用大开口流速传感器,如果测试中电位变化过大可以多校正或更换LIX。
  8. NO3-:10mM—0.05mM,Cl-浓度不要太高。
  9. Cl-:10mM—0.5mM,溶液中不能有其他阴离子,可能需要多次校正。
  • 调节校正液的pH需注意,不能用含有待测离子的酸或碱调节,如测定Na+时调节pH值不能用NaOH,否则就使溶液中的Na+含量增加,可用较少量的KOH调节,最好用氯化胆碱或Tris。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


参比电极的使用及注意事项

  • 非损伤微测系统中的参比电极主要有两个作用:
  1. 和流速传感器、测试液、前置放大器一起构成电路回路,
  2. 提供一个参考电位。
  • 使用时要注意以下几点:
  1. 灌充溶液时,要将塑料管连接部分从后端拧下来,从后端用流速传感器灌充液的那种细的注射头灌充溶液,参比内液不要灌充太多,浸没过氯化银丝部分1cm即可。
  2. 新灌充3M KCl后,需要让氯化银丝在参比内液中浸泡24小时以上,这样电位稳定得快一些。
  3. 灌充溶液时,注意保护好内部银丝尖端的氯化银部分,不要私自用砂纸磨或者剪断。
  4. 每次使用完毕后,将参比电极浸泡在3MKCL溶液中(即收纳管内),不要暴露在空气中,如果长时间不使用,需要将塑料管中的溶液全部吸出,再用蒸馏水润洗几遍,晾干后保存。
  • 当测试过程中出现电位不正常时,可以首先更换传感器(或LIX),排除传感器问题后,最有可能是参比电极的问题,大概有以下几种情况:
  1. 静态电位显示+-5.000V:检查参比电极接口是否插入前置放大器接口中,参比电极是否放入测试液中,参比电极中的溶液是否没过银丝尖端。
  2. 校正值在正常范围内,但是比起经验值偏大或偏小(比如低于-150mV,高于500mV等),首先确定测试液和流速传感器灌充液浓度是否正确,之后检查参比电极中的灌充液浓度是否正常,可以重新配制后重新灌充;如果还不行的话,可以更换参比电极的塑料管,新的参比电极附带一个备用的。
  3. 当电位变化很快时,除了流速传感器的电位漂移外,还有可能是参比电极漏液造成的,可以更换塑料管试试。
  • 参比电极位置应尽量远离样品;最好深入液面5mm;测试时尽量将参比电极相对与样品的位置固定。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


样品固定及观察

  • 显微镜放大倍数选择原则:

一般根据样品大小不同,使用不同放大倍数。组织样品较大,则可以根据实际情况,选择较低倍数物镜测定;细胞样品相对较小,为了测量准确,则必须使用较高倍数物镜。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


流速传感器定位

  • 测试时需保证流速传感器和样品距离的一致性

测试时流速传感器与样品的距离直接决定着测试信号的大小,尤其是信号大的样品,流速传感器距离样品的距离稍微不同,测出来的信号大小也就不一样,因而要保证每次测试时流速传感器与样品距离的一致性。

  • 保证流速传感器与样品距离固定的方法

NMT可以用计算机键盘控制传感器在x、y、z方向进行定距离的运动,运动距离大小可以手动输入确定,显示器也用此方法精确测量了所视范围的长和宽,测试工程师可以每次测试时先在显示器范围内找到样品的固定位置,让流速传感器稍稍贴住样品,然后朝所需方向移动流速传感器,从而达到精确定位的目的。

精确定位程度和显示的放大倍数有关,放大倍数越大越精确,目前可以达到40倍;还与流速传感器移动的最小距离有关,现在流速传感器移动最小可以精确到0.5um。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


测定时的注意事项

  1. 可能在初始测定时会遇到增强的干扰信号和瞬时人工信号。如果流速传感器是好的,运行几分钟,它就会稳定下来。如果半个小时后还未稳定,请更换一支新流速传感器。
  2. 如果测试中出现电位在测试液中严重漂移的情况(一价离子电位变化在±10mv以上;二价离子电位变化在±5mv以上),需要重新进行流速传感器校正,并在测试记录表上进行相应的记录。
  3. 测试开始时接近样品出现较大波动,此时可以依次更换另一个测试点、更换测试液;波动仍然存在,更换空白测试液测定;若没有波动,说明可能是样品问题,更换新样品。
  4. 如果一开始测定时没问题,测试过程中出现波动,大多数是样品或溶液本身造成的,可按上述步骤检测和排除问题。
  5. 测试时需要瞬时处理时需要注意,要标记为“add NaCl”,不要标记成“+NaCl”,因为在用EXCEL打开时,单元格中的内容不能显示“+NaCl”,会报错,而“add NaCl”可以显示,不会报错。
  6. 离子是外流还是内流,以原始数据中的dV判断最为准确。

请注意当一天中第一次测定时,建议将微流速传感器放入空白测试中进行5分钟的流速测定,观察测定数值,以确保测定数值应在基线附近。

  • 极谱分子流速传感器测试
  1. 对于极谱分子流速传感器而言,“Raw A/D”模式下显示的数值实际是电流值,单位是“nA”。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


原点电位问题

  • 也可能是样品大部分的区域对K+都是外排趋势,导致样品周围整体电位升高,但是测得点确是吸收趋势,也可能导致这种结果。
  • 如果流速传感器远离样品时电位恢复,建议先用蒸馏水多冲洗一下样品,平衡时间加长(≈30min)并且更换几次测试液。
  • 如果还不行的话,就看看每个样品测试时电位是否变化较大,保证每个样品电位基本一致,也可以继续测试。
  • 测试中加入某些药品,尤其是有机物,会对LIX有较大影响,电位会变化很多,需要多加注意!
  • 测试前最好做一个空白对照加入药品的实验,如果电位上没有太大变化,可以直接瞬时处理;如果变化较大的话,根据测试需要,建议采取预处理的办法。

测试的时候,测的是K+,发现K+有个比较大的吸收,但背景电位却是上升的,会出现这种情况,可能是样品在测试前处在一个K+含量比较高的环境下,在测试时又没有在测试液中平衡一定时间,所以导致样品周围K+含量较测试液高,而样品对溶液中的K+是吸收趋势,最后才导致这种结果。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


注意小键盘按键

  • 在操作时注意如果numlock灯熄灭时别误操作数字键。

系统操作时方向键上下左右、home/end是三维三个方向的操作键。如果小键盘的numlock灯亮起时,小键盘的数字键就是数字键,输入数字时可以使用;如果numlock灯灭了的状态,4、6(左右)、2、8(上下)、7(home)、1(end)就等于是三维操作运动控制的键盘方向键。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:56


银丝氯化

  • 用来氯化的电解液的浓度不能太高,用0.1M HCl/KCl即可。
  • 氯化的时间适中,30s即可,时间太短氯化效果不好,太长可能会将银丝弄断。
  • 电池电力不足会导致银丝氯化效果不好。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


检测材料及检测部位

1. 动物

(1)细胞

神经细胞肿瘤细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等

(2)组织器官

肿瘤皮肤胃粘膜胰岛、脑(海马体等)、胚胎(大鼠)、耳蜗、心脏(香螺)、卵(鱼、鸡蛋爪蟾)、骨骼角膜、脊椎(豚鼠)、肌肉组织(肌纤维、心肌)

(3)其它生物种类

珊瑚、螨虫、昆虫(果蝇幼虫的肠、蟑螂血脑屏障、按蚊、长红锥蝽)、蝌蚪水蛭蓝蟹(微感毛)变形虫

2. 植物

(1)营养器官

根:根毛根瘤

:边材、心材、微管形成层、木质部

叶:表皮细胞、叶肉细胞盐腺细胞保卫细胞

(2)生殖器官

花:花瓣、花瓣表皮细胞、花粉

种子:整体、胚

果实:果壳、果皮、果肉(苹果、柑橘)、籽粒、棉花纤维、棉桃

(3)细胞:植物悬浮细胞液泡

(4)愈伤组织

 

3. 微生物

酵母细胞菌丝微藻细菌(白腐真菌、大肠杆菌)

 

4. 非生物材料

合金、泥沙、纳米复合材料

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


aSMS操作视频

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


单离子操作视频

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


非损伤微测系统用户手册V5.5-中文(适用于流速检测软件imFluxes V2.X)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


NMT活体工作站系统用户手册V1.3

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


ToupView摄像头软件图像直线距离测量方法(适用于流速检测软件 imFlxes V2.X)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


非损伤微测系统操作规程

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


生长素(IAA)流速检测操作手册 V1.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


流速传感器(4~5um)和(8~10um)有和区别?

括号中的数字是传感器的开口大小。非损伤微传感器(4~5um)适用于测试组织样品的H+、Ca2+、K+、Na+、Mg2+、Cd2+、Cu2+和Pb2+的流速,非损伤微传感器(8~10um)适用于测试组织样品的NH4+、NO3-和Cl-离子的流速。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


NMT系统日常维护为什么重要?

1.保证系统可以流畅且正常运行,减少设备出问题的概率。

2.减轻配件老化,在一定的程度上延长设备的使用寿命。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


NMT系统日常维护最应该注意维护的是哪几项?

1. 前置放大器:精密电子元器件,遭遇静电时会发生损坏。

解决方法:                                               

1)系统运行过程中应保证湿度为50%~60% 。                                                      

2)操作过程中,操作人员需要佩戴防静电手腕。  

 

2.位移传递架:每个方向上的位移传递架都有一定的运动范围,超出此范围会造成损坏。

解决方法:                                                                                                           

1)实验过程中,要时刻关注各方向上位移传递架的位置,尤其是Z轴方向。

2)实验结束后,将各方向上的位移传递架回归原位。  

 

3.导程螺杆:位移传递架沿此导程螺杆运动。表面不清洁有污垢时,会影响位移传递架的运动,从而影响选择性微传感器的运动。

解决方法:

每月定期清洁三个方向上的导程螺杆。先用吸耳球吹掉附着在上面的尘土,然后用棉签蘸上无水乙醇彻底擦拭整支导程螺杆,最后点上机油润滑即可。  

4. 超低渗固体参比电极(参比电极):在测量过程中与离子选择性微电极构成回路。其内部含有3M KCl,长时间暴露在空气当中会使内部的溶液缓慢渗出,溶液蒸发后留有KCl粉末。

解决方法:                                

1)实验结束后,应将参比电极插回收纳管中。避免参比电极长时间暴露在空气当中。

 2)每个月定期检查参比电极和收纳管,保证参比电极套管和收纳管内部的3M KCl充足。          

3)如果不慎忘记将参比电极插回收纳管中,参比电极前端已经有了3M KCl粉末。可以将参比电极浸泡在高纯水中,在粉末完全溶解后,重新向参比电极套管内灌充3M KCl。  

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


设备操作 » 传感器制作

灌充液打到传感器(电极)尖端后为什么注射器的三通阀要通大气?

通大气是为了释放传感器(电极)中的气压,防止当传感器(电极)与LIX液面接触时由于气压问题导致灌充液打入到LIX中,造成LIX污染。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


LIX的灌充长度影响什么?

LIX的灌充长度影响尖端的电阻,灌充过长的话电阻增大,传感器(电极)稳定较慢,而灌充过短的话容易造成LIX泄漏。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


流速传感器开口与型号

  • 流速传感器开口(尖端直径)很重要,流速传感器的尖端直径决定了实验的空间分辨率及流速传感器的输入电阻,同时流速传感器尖端的形状很大程度上决定着吸附LIX的能力。
  • 目前,非损伤微测实验常用的流速传感器开口大小为1-2μm、4-5μm、8-10μm。

流速传感器型号: 
XY-CGQ-01(组织样品专用4-5 μm) 
XY-CGQ-02(细胞样品专用1-2 μm) 
XY-CGQ01(组织样品专用8-10 μm)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


LIX灌注长度

  • LIX的长度随流速传感器种类不同而不同,一般除K+、Cl-和NO3-流速传感器外,LIX长度应在40-50μm,K+流速传感器180μm,Cl-和NO3-流速传感器80μm;
  • 灌充长度影响尖端的电阻,灌充过长的话电阻增大,流速传感器稳定较慢。而灌充过短的话容易造成LIX泄漏。
  • 离子选择性微流速传感器灌充液成分、离子交换剂型号、灌充长度一览表

离子项目

灌充液成分

离子交换剂

LIX灌充长度

H+

15 mM NaCl +40mM KH2PO4(pH 7.0)

XY-SJ-H

40-50μm

Ca2+

100 mM CaCl2

XY-SJ-Ca

40-50μm

K+

100 mM KCl

XY-SJ-K

180μm

Na+

250 mM NaCl

XY-SJ-Na

40-50μm

Cl-

100 mM KCl

XY-SJ-Cl

80μm

NH4+

100 mM NH4Cl

XY-SJ-NH4

40-50μm

NO3-

10 mM KNO3

XY-SJ-NO3

80μm

Cd2+

10mM Cd(NO3)2+0.1mM KCl

XY-SJ-Cd

40-50μm

Mg2+

500mM MgCl2

XY-SJ-Mg

40-50μm

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


流速传感器定位

  • 测试时需保证流速传感器和样品距离的一致性

测试时流速传感器与样品的距离直接决定着测试信号的大小,尤其是信号大的样品,流速传感器距离样品的距离稍微不同,测出来的信号大小也就不一样,因而要保证每次测试时流速传感器与样品距离的一致性。

  • 保证流速传感器与样品距离固定的方法

NMT可以用计算机键盘控制传感器在x、y、z方向进行定距离的运动,运动距离大小可以手动输入确定,显示器也用此方法精确测量了所视范围的长和宽,测试工程师可以每次测试时先在显示器范围内找到样品的固定位置,让流速传感器稍稍贴住样品,然后朝所需方向移动流速传感器,从而达到精确定位的目的。

精确定位程度和显示的放大倍数有关,放大倍数越大越精确,目前可以达到40倍;还与流速传感器移动的最小距离有关,现在流速传感器移动最小可以精确到0.5um。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


非损伤微测技术(NMT)介绍

什么是非损伤微测技术?

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology:NMT)是一种超高灵敏度,非接触、流速为单位,检测材料外部离子分子浓度及其梯度的技术。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:47


非损伤微测技术的材料科学应用

离子分子不仅是构成材料的基本元素,同时也是它们与外界环境进行物质及信息交换的重要载体。这种交换过程会在材料表面形成离子分子浓度梯度,非损伤微测技术就是通过检测这些离子分子浓度梯度,揭示金属材料的腐蚀机制,以及生物材料的生物兼容性机理。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-22 10:44


非损伤微测技术的民生应用

随着NMT技术在生命科学和材料科学中的应用持续深入,各种离子分子所参与的功能和机制不断被阐明,相关的民生应用开始加速涌现。比如:医疗精准用药、空气/水微生物(含新冠病毒)污染检测、高通量种子活力生理检测、老年痴呆快速评估、生殖组织细胞活性快速检测、个性化农作物经济施肥评估等等。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-22 10:45


非损伤微测技术的生命科学应用

离子和分子稳态是所有生命的共同基本特征之一,且是一种动态平衡。它不断微调以响应细胞器、细胞、组织、器官和整个生物体的内部和外部环境变化。 该动态平衡是通过维持各类生物膜两侧的离子和分子浓度梯度来实现的。非损伤微测技术则通过检测这些跨膜运动离子分子形成的浓度梯度,揭示活体材料的离子分子稳态这一生命基本特征,及其相关的生理功能与机制。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-22 10:45


非损伤微测技术的起源

非损伤微测技术的诞生及其命名,是许越教授与匡廷云院士、杨福愉院士、林克椿教授等科学家一道,在美国科学家Lionel Jaffe的钙离子振荡电极技术(Vibrating Probe:VP,1974)原理基础上,以2005年创立的旭月(北京)科技有限公司为技术支持和商业后盾,经过分子离子种类扩增,测量精度的大幅提升,测量方式的模块化、⾃动化、专业化、智能化、标准化改进,以及3D立体数据采集及动画演示等新功能的成功研发而成。目前,非损伤微测技术已成为世界上同类型VP技术商业化产品,比如澳洲:MIFE,美国:SIET、SERIS等品牌中的一员,并于2021年通过科技部世界领先评审。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:48


实验设计 » 实验体系标准

盐胁迫Na+吸收实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、基因型:WT、转基因1、转基因2

三、处理:200mM NaCl处理

四、检测指标:Na+

五、检测部位:根分生区(过渡区中间)  

六、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)

【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】

一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。  

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组  

(例如:200mM NaCl处理半小时,测试液50mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0,不需要平衡,放入测试液中直接开始测)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


盐胁迫K+外排实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、基因型:WT、转基因1、转基因2

三、处理:200mM NaCl处理24h

四、检测指标:Na+,K+

五、检测部位:根分生区(过渡区中间)  

六、具体方案:  

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】 一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少        

1)对照组 置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a. 200mM NaCl胁迫后,立即检测(200mM NaCl实时处理)

b.置于200mM NaCl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组(200mM NaCl预处理24h)  

注意:测K+直接在胁迫浓度里测即可,例如测试液:200mM NaCl,0.1 mM KCl,0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


盐胁迫Na+外排实验体系标准

一、   材料:拟南芥

二、   基因型:WT、转基因1、转基因2

三、   处理:200mM NaCl处理24h

四、   检测指标:Na+

五、   检测部位:根伸长区

 

六、   具体方案:

【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】

 

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

置于200mM NaCl中处理24h后,记录10分钟,8重复/组

 

 

测试液:0.5mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


高铵胁迫NH4+外排实验体系标准

一、   材料:拟南芥

二、   基因型:WT、转基因1、转基因2

三、   处理:10mM NH4Cl处理24h

四、   检测指标:NH4+

五、   检测部位:根成熟区

 

六、   具体方案:

置于10mM NH4Cl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

 

测试液:0.1mM NH4Cl,0.1 mM CaCl2,pH6.0

 

铵外排检测时的样品平衡时间需要尝试,比如平衡20min检测一下、平衡40min检测一下,看看平衡多久能检测到持续稳定的铵外排。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


重金属胁迫测Cd实验体系标准

一、   材料:2种茶树

二、   处理:
1)0.01 mM CdCl2瞬时处理
目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收和H2O2的信号相对较强,有利益观察不用材料间的差异

2)0.01 mM CdCl2处理12h、48h(时长可调整)
目的:观察Cd长时处理效应

3)0.1 mM CdCl2瞬时处理(浓度可调整)
4)0.1 mM CdCl2处理12h、48h(时长可调整)

三、   检测指标:Cd2+

 

四、   检测位点:根

(根部Cd定点位置统计:分生区52.94%、伸长区41.18%、成熟区23.53%、根冠11.76%;根部Cd定点优先位置:伸长区)

 

五、   具体实验细节:
1、Cd2+
1)瞬时处理后建议检测时长为30分钟,根据前2个样品的实际信号变化情况,可现场优化检测时长。

2)12h、48h处理后,检测10分钟稳定数据即可

 

六、   参考文献
https://mp.weixin.qq.com/s/ghdDSYJqyha59A5_BYFCJg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物营养NH4+、NO3-实验体系标准

一、   材料:水稻

二、   基因型/品种:1个对照、1个过表达株系、1个RNAi株系

三、   检测指标:NH4+、NO3-

四、   检测位点:根

五、   重复:8

六、   处理

  1. 正常NH4NO3处理3d
  2. 低NH4NO3处理3d
  3. 高NH4NO3处理3d

 

【具体方案】

  1. 扫点实验:对照样品选取4个重复进行扫点实验,具体检测位点

300μm、800μm、1500μm、2500μm、7500μm,15000μm每个点检测3min

 

  1. 定点实验:根据扫点实验结果,选择NH4+、NO3-吸收最大的点进行定点实验,每个点检测5min

 

测试费用报价:

扫点:

1(基因型)×1(处理)×1(指标)×6(位点)×4(重复)×132元/样(定点3min)

 

定点:

3(基因型)×2(指标)×3(实验组)×8(重复)×195元/样(定点:5min)

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物免疫Ca2+流(测叶肉细胞)实验体系标准

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

1. 无处理

2. 10 mg/mL chitin处理 24h

3. 病原菌处理24h

4. 10 mg/mL chitin瞬时处理

5. 病原菌瞬时处理

 

六、具体方案:

处理1、2、3:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

 

处理4、5:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟(如信号在瞬时处理后10分钟内没有稳定,会延长测试时间),8重复/组

 

参考文献

保卫细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/YovUAnqOYkIViXUHe0dFWw

叶肉细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/0UZ_cqxDL_zBxQZz4ok7Pg

 

测试费用报价:

3(基因型)*1(测试指标)*1(测试部位:根)*1(处理方式:chitin瞬时)*8(重复数)*470

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

1. 无处理

2. 10 mg/mL chitin处理 24h

3. 病原菌处理24h

4. 10 mg/mL chitin瞬时处理

5. 病原菌瞬时处理

 

六、具体方案:

处理1、2、3:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

 

处理4、5:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟(如信号在瞬时处理后10分钟内没有稳定,会延长测试时间),8重复/组

 

参考文献

保卫细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/YovUAnqOYkIViXUHe0dFWw

叶肉细胞:https://mp.weixin.qq.com/s/0UZ_cqxDL_zBxQZz4ok7Pg

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


植物低温Ca2+流实验体系标准

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant、OE

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

4℃瞬时处理

 

六、具体方案:

4℃处理前检测5min,4℃处理后,检测10分钟(,8重复/组

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:25


干旱实验体系标准

一、 材料:拟南芥

二、 基因型:WT、OE

二、检测部位:保卫细胞

三、检测指标:Ca2+、K+、H+

四、处理:

1. 对照

2. 自然干旱胁迫10天

 

五、具体方案

定点检测5分钟,8重复/组

 

测试液:2.0mM KCl+0.1mM CaCl2+5.0mM MES,pH6.0(可测K、Ca、H、Cl)

平衡时间:如果检测气孔打开的,照光(10000~20000lux)平衡1h

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:26


植物免疫Ca2+流(测根)实验体系标准

一、材料:拟南芥

二、品种:WT、mutant

三、检测部位:根内皮层细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理

1 μM Flg22瞬时处理

 

六、具体方案:

1 μM Flg22瞬时处理前检测5分钟,1 μM Flg22瞬时处理后检测10min,8重复/组

 

测试液:0.1mM CaCl2, pH 6.0

平衡时间:4 h

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:26


Fe营养NMT实验设计手册

一、材料:大白菜
二、基因型/品种:转基因、WT
三、检测部位:根分生区(H+)、根成熟区(Cd2+)
四、检测指标:H+、Cd2+
五、处理:
1)  CK

2)  200mM NaCl处理 2d

六、具体方案:
1. H+、Cd2+
200mM NaCl处理2d后,定点检测10分钟,8重复/组


【参考视频】
1.如何利用非损伤微测系统(NMT)进行Fe2+营养研究?(检测Cd2+的原因)
https://tv.sohu.com/v/dXMvMjQ0NTI0MjEyLzk2MDUxMzEwLnNodG1s.html
有研究发现Fe2+、Zn2+的转运用的都是同一个转运蛋白,该蛋白同时还能转运Cd2+,因为无法直接测Fe2+,那么检测Cd2+流速,如果是吸收的,间接证明了Fe2+也是吸收的,再结合ICP-MS等类似实验,检测植物体内的离子含量,也可以验证Fe2+的吸收。


2.如何通过检测H+流研究植物Fe营养?(检测H+的原因)
https://v.qq.com/x/page/p0521l0uc4t.html
缺铁的情况下,植物为了吸收更多的铁(土壤里的铁都是三价的),会诱导一些ATP酶,把ATP酶放在质膜上诱导生成更多的H+,然后根系泌H+,土壤酸化,三价铁再高铁还原酶的作用下被还原成二价铁,再被吸收。


【参考文献】
C2014-013
标题:Over-expression of the MxIRT1 gene increases iron and zinc content in rice seeds

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-23 04:41


实验设计 » 实验方案

柚木根有无接菌处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:柚木(不接种真菌、接种真菌1、接种真菌2)
  2. 处理:干旱胁迫(自然干旱)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2
  4. 检测位点:根
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

自然干旱10d(时间点可调整)后,定点检测柚木根部5min

【方案二:实时处理】

  1. 材料:柚木(不接种真菌、接种真菌1、接种真菌2)
  2. 处理:干旱胁迫(20%PEG模拟干旱胁迫,浓度可调整)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2
  4. 检测位点:根
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容
  1. 10%PEG处理前检测5min,10%PEG处理后检测10min

实验目的:干旱胁迫条件下,研究接种丛枝菌根真菌能否促进植物根系过氧化氢的外排以减轻植物的氧化胁迫

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


油菜叶绿体

实验1—预处理

目的:观察NaHCO3长时处理效应,以及外源钙对碱胁迫下离子平衡的影响。

  1. 检测样品:油菜
  2. 样品品种:碱敏感品种、耐碱品种
  3. 检测部位:叶绿体、叶肉细胞
  4. 处理方式:
  1. CK
  2. 75mM NaHCO3
  3. 75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2
  4. 75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂(根施:0.4mM,叶面喷施:0.04mM)
  1. 重复数:8
  2. 检测指标:Na+、Ca2+、K+

具体方案

75mM NaHCO3、75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2、75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂处理3d/5d/10d/20d(时间点可调整,20d是原计划时间,电话里说了需要往前调整)后定点检测10 min。

参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/jgVHMzXIJp8mEvsuT6Ny3w

https://mp.weixin.qq.com/s/hoDMtVPbC0jxqVZnvs7kRA

实验2实时处理

目的:观察NaHCO3的短时处理效应,及外源钙对碱胁迫下离子平衡的影响。

  1. 检测样品:油菜
  2. 样品品种:碱敏感品种、耐碱品种
  3. 检测部位:叶绿体、叶肉细胞
  4. 处理方式:
  1. CK
  2. 75mM NaHCO3
  3. 75mM NaHCO3+ 1mM CaCl2
  4. 75mM NaHCO3+Ca2+螯合剂(根施:0.4mM,叶面喷施:0.04mM)
  1. 重复数:8
  2. 检测指标:Na+、Ca2+、K+

具体方案

  1. 75mM NaHCO3处理12h/24h/3d(时间点可调整)后,CaCl2或Ca2+螯合剂实时处理。CaCl2或Ca2+螯合剂处理前检测3min,CaCl2或Ca2+螯合剂处理后检测10min。
  2. CaCl2或Ca2+螯合剂处理6h/12h/24h/3d(时间点可调整)后,75mM NaHCO3实时处理。75mM NaHCO3处理前检测3min,75mM NaHCO3处理后检测10min。
  3. NaHCO3+Ca2+螯合剂同时加入会产生沉淀,因此不采用同时处理的方法。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


油菜盐胁迫

  1. 材料:油菜
  2. 品种:耐盐、不耐盐
  3. 处理:
  1. 对照
  2. 150mM Na盐处理
  3. 150mM Cl盐处理
  1. 检测指标:Na+,K+、Cl-
  2. 检测部位:根木质部中柱
  3. 具体方案:
  1. 瞬时实验:
  1. 150mM Na盐/Cl盐处理30min后(时间可以调整,但不宜过长),检测10min
  1. 预处理实验:150mM Na盐/Cl盐处理12h、72h后,检测10分钟稳定数据(该处理方式下检测木质部需要尝试)

七:重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


叶肉细胞白粉菌

  1. 材料:感病、抗病
  2. 处理:接种白粉菌1d、3d、5d(时间为假设时间,可根据实际情况进行调整)
  3. 检测指标:Ca2+
  4. 检测位点:叶肉细胞(感病部位)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

对接种白粉菌1d、3d、5d后感病、抗病品种的叶肉细胞进行定点检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


盐胁迫+硝酸铵

执行方案 第一阶段

材料:耐盐,不耐盐

处理:对照(正常培养),盐,盐+硝酸铵

检测指标:钠,钾

具体方案:

1.钠外排(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能促进盐胁迫下,棉花根排Na+速率】

材料:对照组(正常培养的2种样品)

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中,平衡20分钟后检测伸长区(+代表有,-代表无),记录3分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵-盐测试液中,平衡20分钟后检测伸长区,记录3分钟,8重复/组

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐(150 mM NaCl)培养液中处理12小时后,移至-硝酸铵-盐测试液中平衡20分钟,检测伸长区,记录5分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵+盐培养液(20 mM NH4NO3,150 mM NaCl)中处理12小时后,移至+硝酸铵-盐测试液中平衡20分钟,检测伸长区,记录5分钟,8重复/组

3)溶液配方

-硝酸铵-盐测试液:0.5 NaCl,pH 6.0

+硝酸铵-盐测试液:20 NH4NO3,0.5 NaCl,pH 6.0

2.钠吸收(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根的吸Na+速率】

材料:对照组(正常培养的2种样品)

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐处理液中处理20分钟后,置于改良-硝酸铵+盐测试液中,2分钟后直接检测,记录5分钟,8重复/组

b.置于+硝酸铵+盐处理液中处理20分钟后,置于改良+硝酸铵+盐测试液中,2分钟后直接检测,记录5分钟,8重复/组

3)溶液配方

-硝酸铵-盐测试液:0.5 NaCl,pH 6.0

+硝酸铵-盐测试液:20 NH4NO3,0.5 NaCl,pH 6.0

改良-硝酸铵+盐测试液:75 mM NaCl,pH 6.0(7.5/75 mM NaCl,pH 6.0作为高低校正液,斜率符合要求即可)

改良+硝酸铵+盐测试液:20 NH4NO3,75 mM NaCl,pH 6.0(20 NH4NO3,7.5/75 mM NaCl,pH 6.0作为高低校正液,斜率符合要求即可)

-硝酸铵+盐处理液:150 mM NaCl,pH 6.0

+硝酸铵+盐处理液:20 NH4NO3,150 mM NaCl,pH 6.0

 


 

初步设计

材料:耐盐,不耐盐

处理:对照,盐,盐+硝酸铵

检测指标:钠,钾

具体方案:

1.钠外排(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能促进盐胁迫下,棉花根排Na+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理2/6/12小时后,移至-硝酸铵-盐测试液中放置20分钟后检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理2/6/12小时后,移至+硝酸铵-盐测试液中放置20分钟后检测

2.钠吸收(测Na+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根的吸Na+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测(+代表有,-代表无)

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理20/40/60分钟后,直接检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理20/40/60分钟后,直接检测

3.钾外排(测K+)

【目的:查看硝酸铵处理是否能抑制盐胁迫下,棉花根排K+速率】

1)对照组

  1. 置于-硝酸铵-盐测试液中检测

b.置于+硝酸铵-盐测试液中检测

2)处理组

a.置于-硝酸铵+盐测试液中处理0.25/2/6小时后,直接检测

b.置于+硝酸铵+盐测试液中处理0.25/2/6小时后,直接检测

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


盐胁迫

  1. 材料:样品A、样品B、样品C
  2. 处理方式:盐胁迫12h(互为对照)
  3. 检测位点:定点检测,根分生区
  4. 重复数:8

具体方案

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理12h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+外排/吸收(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理12h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


小麦根Na、K盐胁迫

  1. 材料:小麦
  2. 处理:250mM NaCl处理6/12/24/48h后(时间点可以调整)
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即250mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,250mM NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


小麦、玉米、水稻根Cd预处理

  1. 检测样品:小麦、玉米、水稻
  2.  检测部位:根伸长区
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 处理
  1. CdCl2(对照)处理24h
  2. DNP+CdCl2处理24h
  3. TEA+CdCl2处理24h
  4. Ca2+抑制剂1+CdCl2处理24h
  5. Ca2+抑制剂2+CdCl2处理24h
  6. H+抑制剂+CdCl2处理24h

5. 具体实施方案:

定点检测5分钟

6.  重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


铜绿微囊藻不同颜色光处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:铜绿微囊藻
  2. 处理:
  1. 橙光+10mg/L KNO3
  2. 橙光+10mg/L NH4Cl
  3. 红光+10mg/L KNO3
  4. 红光+10mg/L NH4Cl
  5. 白光+10mg/L KNO3
  6. 白光+10mg/L NH4Cl
  7. 绿光+10mg/L KNO3
  8. 绿光+10mg/L NH4Cl
  9. 蓝光+10mg/L KNO3
  10. 蓝光+10mg/L NH4Cl
  1. 检测指标:NH4+、NO3-
  2. 检测位点:藻细胞表面
  3. 重复:6
  4. 具体实验内容

橙光、红光处理约2h/6h/12h/24h/3d/7d/14d后的样品,定点检测10min

============================

该实验方案设置的时间点较多,一个是可以看出大概处理多久样品的铵硝吸收差异、变化最大(也可以看出样品短时和长时铵硝吸收效应);另一个是因为NMT检测的是过程量, 发生在结果量之前,建议老师把处理时间往前提。

【方案二:实时处理】

  1. 材料:铜绿微囊藻
  2. 处理:
  1. 10mg/L KNO3
  2. 10mg/L NH4Cl
  1. 检测指标:NH4+、NO3-
  2. 检测位点:藻细胞表面
  3. 重复:6
  4. 具体实验内容

2500lux的橙光、红光处理前检测3min,2500lux的橙光、红光处理后的样品,定点检测10min

==================

该方案是想看实时处理下,样品的铵硝吸收情况,表现的是短时吸收效应,仅供参考。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


水稻叶肉

一、材料:水稻

二、基因型/品种:WT、mutant

三、检测部位:叶肉细胞

四、检测指标:Ca2+

五、处理:

  1. 无处理
  2. 10 mg/mL chitin、病原菌处理24h
  3. 10 mg/mL chitin、病原菌瞬时处理

六、具体方案:

处理1、2:无处理、10 mg/mL chitin处理24h、病原菌处理24h后,定点检测叶肉细胞10min,8重复/组

处理3:10 mg/mL chitin、病原菌处理前检测5min,10 mg/mL chitin、病原菌处理后,检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:29


水稻根扫点定点

【方案一:扫点检测】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:距根尖300、800、1500、2500、7500、15000μm
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

对照、20nM量子点处理3d后,进行扫点检测,每个点检测3min

6. 重复数:8

【方案二:定点检测】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

 对照、20nM量子点处理3d后定点检测10min

6. 重复数:8

【方案三】

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测部位:扫点+定点
  3. 检测指标:NH4+、NO3-、K+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20nM量子点处理3d

5. 具体实施方案:

1)使用对照进行扫点检测距根尖300、800、1500、2500、7500、15000μm这6个位点,4重复

2)根据扫点结果,确定最大吸收位点,进行定点检测,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根预处理、瞬时

【方案一:预处理(长时处理)】

目的:观察Cd长时处理效应

  1. 材料:水稻
  2. 处理:
  1. 无AMF益生菌
  2. 无AMF益生菌+ 5ppm CdCl2
  3. 有AMF益生菌
  4. 有AMF益生菌+ 5ppm CdCl2
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根成熟区(Cd2+在成熟区变化较明显)
  3. 重复:8
  4. 具体实验内容

5ppm CdCl2种植5个月后,定点检测水稻根成熟区5min

【方案二:实时处理】

目的:Cd实时处理后,Cd2+的吸收信号相对较强,有利益观察不用处理间的差异

  1. 材料:水稻
  2. 处理:
  1. 无AMF益生菌,5ppm CdCl2 实时处理
  2. 有AMF益生菌,5ppm CdCl2实时处理
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根成熟区(Cd2+在成熟区变化较明显)
  3. 重复:8
  4. 具体实验内容

5ppm CdCl2处理前检测5min,5ppm CdCl2处理后检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根K泄露

【方案一】

目的:观察整条根的K+泄露情况

  1. 检测样品:水稻
  2. 基因型:突变体、WT
  3.  检测部位:根分生区、伸长区、成熟区
  4. 检测指标:K+
  5. 具体实施方案:
    检测距根尖500(分生区)、1500(伸长区)、7500(成熟区)μm这3个位点,每个点检测5分钟
  6. 重复数:8

【方案二】

  1. 检测样品:水稻
  2. 基因型:突变体、WT
  3. 检测部位:根分生区
  4. 检测指标:K+
  5. 具体实施方案:
    定点检测5分钟
  6. 重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


水稻根ZnSO4处理

一、材料:水稻(WT、OE、RNAi)

二、检测指标:Ca2+

三、检测位点:根分生区过渡区

四、处理:

a.对照

b.0.4mM ZnSO4

c.4mM ZnSO4

五、具体实验细节:

0.4/4mM ZnSO4处理前检测5min,0.4/4mM ZnSO4实时处理后处理后检测10min

六、重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


芍药真菌侵染

一、材料:芍药

二、处理:对照、三种真菌侵染根部

三、检测指标:Na+,K+

四、检测部位:根

五、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)真菌侵染组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)真菌侵染组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)真菌侵染组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


青鳉鳃纳米颗粒处理

【方案一】

目的:观察纳米颗粒的长时处理效应

  1. 材料:青鳉
  2. 检测部位:鳃
  3. 检测指标:Na+、Cl-、NH4+、H+(pH)
  4. 处理:
    3种不同尺寸的纳米颗粒处理1d、3d、5d、7d
  5. 具体方案:

定点检测5分钟,8重复/组

【方案二】

目的:纳米颗粒实时处理后信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异

  1. 材料:青鳉
  2. 检测部位:鳃
  3. 检测指标:Na+、Cl-、NH4+、H+(pH)
  4. 处理:
    3种不同尺寸的纳米颗粒实时处理
  5. 具体方案:

加入纳米颗粒前检测5分钟,加入纳米颗粒后检测10分钟

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


葡萄铵硝转运情况

一、材料:葡萄

二、检测指标:NH4+、NO3-

三、检测位点:根成熟区、茎、叶肉细胞

【实验目的】在正常的土壤中加入尿素会导致铵态氮会转化成硝态氮,但是植物吸收不了这么多硝态氮就会流失,加入DMPP可以抑制铵态氮向硝态氮转化。这个实验就是探究加入DMPP后铵态氮、硝态氮的利用分配,植株各部位吸收的铵态氮和硝态氮有无增加,对生产中果实产量和品质的影响。

四、重复:6

五、处理

  1. 对照
  2. 0.1%DMPP
  3. 0.2%DMPP
  4. 0.3%DMPP

在施肥前1天和施肥后3天检测

【方案一】实时处理

目的:根据经验,实时处理后,NH4+、NO3-的信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异。

具体内容:DMPP处理前样品检测3min,0.1%、0.2%、0.3%DMPP实时加药处理后,定点检测10min。

【方案二】预处理处理

目的:观察NH4+、NO3-吸收的长时效应

具体内容:0.1%、0.2%、0.3%DMPP处理前1天的样品定点检测5min,0.1%、0.2%、0.3%DMPP处理后3天的样品定点检测5min。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


葡萄NaC+硫酸铵处理

【方案一:预处理(长时处理)】

  1. 材料:葡萄
  2. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl +0.2mM硫酸铵处理2、4、6d
  3. 200mM NaCl +2mM硫酸铵处理2、4、6d
  1. 检测指标:Na+、H+、IAA、NO3-、NH4+
  2. 检测部位:根分生区过渡区(Na+、H+、IAA)、成熟区(NO3-、NH4+)
  3. 具体方案: 
  1. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)处理组
    复合溶液处理2、4、6d后,定点检测10分钟,8重复/组
  2. H+、IAA 、NO3-、NH4+

复合溶液处理2、4、6d后,定点检测10分钟,8重复/组

 


 

【方案二:瞬时处理】

  1. 材料:葡萄
  2. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl +0.2mM硫酸铵处理2、4、6d
  3. 200mM NaCl +2mM硫酸铵处理2、4、6d
  1. 检测指标:Na+、H+、IAA、NO3-、NH4+
  2. 检测部位:根分生区过渡区(Na+、H+、IAA)、成熟区(NO3-、NH4+)
  3. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)

【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】

一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

  1. 0.2、2mM硫酸铵处理2、4、6d后,200mM NaCl处理0.5h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

2. H+、IAA、NO3-、NH4+

0.2mM、2mM硫酸铵处理2、4、6d后,200mM NaCl瞬时处理前检测3min,200mM NaCl瞬时处理后检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


拟南芥根真菌滤液

  1. 材料:拟南芥
  2. 处理:
  1. 纯化真菌滤液1
  2. 纯化真菌滤液2
  3. 纯化真菌滤液3
  1. 检测指标:H+
  2. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  3. 具体方案:
  1. 纯化真菌滤液1、2、3处理拟南芥根24h后(处理时间可调整),定点检测10分钟
  2. 纯化真菌滤液1、2、3处理前检测5分钟,纯化真菌滤液1、2、3实时处理后检测10分钟

七、重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:30


拟南芥根PEG

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、OE1、OE2、RNAi
  3. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  4. 检测指标:Ca2+、Na+、K+、Cl-
  5. 处理:
  1. 150mM NaCl
  2. 145mM NaCl+5mM Na2CO3
  3. 10%PEG6000
  1. 具体方案:
  1. Ca2+预处理
    150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理6h后(处理时间可调整),定点检测10分钟在,8重复/组
  2. Ca2+实时处理
    150mM NaCl、145mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理前检测5分钟,150mM NaCl、145mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG处理10min后检测15-20分钟(经费允许可以持续检测30分钟),8重复/组
  3. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐碱材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    a.置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3中处理0.5/1/2h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  4. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐碱材料的耐受机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  5. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐碱胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐碱胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐碱材料,胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)胁迫组

  1. 150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG胁迫后,立即检测

b.置于150mM NaCl、145 mM NaCl+5mM Na2CO3、10%PEG中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

6. Cl-方案参考Na+

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:31


拟南芥根NaHCO3处理

实验1—Ca2+H+K+流速

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根部伸长区—老师写的是成熟区(距离根冠1000 μm以上)
  3. 检测样品品种:WT、HA12#17、HA12#58、HA16#3、HA16#4、HA24#13、HA24#14
  4. 处理方式:无处理(对照)、7 mM 的NaHCO3处理24 h-48h(时间点不确定,暂定24和48h)
  5. 重复数:8
  6. 检测指标:Na+、H+、K+

具体方案

对照组、7mM NaHCO3胁迫24h、48h后定点检测5 min

目的:观察NaHCO3长时处理效应,比较植物耐碱胁迫的能力

参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/jgVHMzXIJp8mEvsuT6Ny3w

https://mp.weixin.qq.com/s/hoDMtVPbC0jxqVZnvs7kRA

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


拟南芥保卫细胞瞬时ABA

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体
  3. 检测部位:保卫细胞
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理:10μM ABA实时处理
  6. 具体方案:

WT:10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测20min(3个重复,用于确定信号变化比较大的时间段)

10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测10min(5个重复,假如根据上面的三个重复确定数据在加药后10min可以稳定,则之后的样品都检测10min)

突变体:10μM ABA处理前检测5min,10μM ABA处理后检测10min(8重复)

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


玫瑰根盐胁迫

一、材料:玫瑰

二、处理:对照、3%NaCl、5%NaCl

三、检测指标:Na+,K+

四、检测部位:根分生区

五、具体方案:

  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),移至测试液中放置20分钟后检测,记录5分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


马铃薯根预处理

  1. 检测样品:马铃薯
  2. 基因型:高积累、低积累
  3. 检测部位:根伸长区、茎维管束
  4. 处理:50μM CdCl2处理6h、48h
  5. 检测指标:Ca2+、Cd2+、H+
  6. 具体实施方案:

50μM CdCl2处理6h、48h后,定点检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


蓝藻NO3-化感物质黄铜处理

  1. 材料:蓝藻
  2. 检测指标:NO3-
  3. 检测位点:蓝藻细胞定点检测
  4. 实验目的:蓝藻在化感物质(黄酮)的胁迫下,硝酸盐的吸收是否受到影响

具体方案

1)实时处理

目的:黄酮实时处理后,NO3-的信号变化相对较强,有利益观察不用处理间的差异

  1. 0.1mM黄酮实时处理

方案:瞬时处理前检测3min,瞬时处理后检测10分钟,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

2)预处理

目的:观察NO3-长时处理效应

  1. 对照,0.1mM黄酮、0.5mM黄酮处理24h
  2. 对照,0.1mM黄酮处理6h、24h

方案:处理后检测3min(a、b处理方式均适用)。

六、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/VSGIRPkre9xckMPdidEwjg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


花花柴根Na、K盐胁迫

【方案一:NaCl浓度递增处理】

  1. 材料:花花柴
  2. 处理:
    0、100、200、300、400mM NaCl以递增的方式添加,直到添加到400mM NaCl后,再处理24h。
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理24h后,记录10分钟,8重复/组
  2. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即100、200、300、400mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组

 


 

【方案二:NaCl直接处理,可能植物有应激反应,但是不会影响离子流速的变化】

  1. 材料:花花柴
  2. 处理:
    0、100、200、300、400mM NaCl处理6/12/24/48h后(时间点可以调整)
  3. 检测指标:Na+,K+
  4. 检测部位:根分生区
  5. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录0分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测(即100、200、300、400mM NaCl瞬时处理,处理前检测5min,NaCl处理后检测10min)

b.置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


枸杞、番茄根叶肉Na、K盐胁迫

  1. 材料:枸杞、番茄
  2. 基因型:WT、转基因
  3. 处理:100mM NaCl(浓度可调整)
  4. 检测指标:Na+,K+
  5. 检测部位:根分生区、叶肉细胞
  6. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录5分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于盐溶液中处理6/12/24/48h后(时间点可以调整),记录5分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

a.盐胁迫后,立即检测

b.置于盐溶液中处理6、12、24、48h后(时间点可以调整),直接检测,记录5分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


根、中柱、茎 Cd

一、材料:WT、OE、RNAi

二、处理:

1)20 μmM CdCl2瞬时处理(可测根成熟区、根中柱、茎木质部)

目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收和H2O2的信号相对较强,有利益观察不用材料间的差异

2)20 μmM CdCl2处理5d(可测根成熟区)

目的:观察Cd长时处理效应

三、检测指标:Cd2+

四、检测位点:根成熟区、根中柱、茎木质部

五、具体实验细节:

1、Cd2+

1)瞬时实验:20 μmM CdCl2处理前检测5min,20 μmM CdCl2实时处理后处理后检测10min

2)预处理实验:20 μmM CdCl2处理5d后,检测10分钟稳定数据即可

六、重复数:8

七、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/ghdDSYJqyha59A5_BYFCJg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


柑橘砧木、枳根 Al+B

一、材料:柑橘砧木、枳

二、检测指标:H+

三、检测位点:根成熟区

四、重复:8

五、处理

1)低B(10μM硼,0μM铝)

2)低B+Al(10μM硼,300μM铝) 

3)高B(50μM硼,0μM铝)

4)高B+Al(50μM硼,300μM铝)

六、具体方案

实验1:检测排H+速率(Al预处理3h)

目的:观察硼缓解铝毒的长时处理效应

a)低B/高B处理2d(时长可调整),检测5min数据

b)低B/高B处理2d(时长可调整),加入Al处理3h(时长可调整)后,检测5min数据

c)备注:上述方案是B预处理后Al处理(参考PP文章),如有需要,也可以选择B和Al同时处理的方式。

实验2:检测根表H+浓度/pH值(Al预处理3h)

目的:观察B处理后,Al胁迫下根表pH值的变化(NMT可以测根表pH)

具体方案:与实验1一致

实验3:检测Al实时处理后的排H+速率

目的:根据经验,Al实时处理后,H+的信号变化相对较强,有利于观察不用处理间的差异

a)低B/高B处理2d(时长可调整),检测5min数据(如果做了实验1,这个可以不做),实时加入300μM铝试剂,立即持续检测10min数据。

b)实时加入铝试剂后的检测时长,暂定10min,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如10min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到10min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

七、参考文献

https://mp.weixin.qq.com/s/Rfl3Cmhf4HmhI7WNA-v6Mg

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


斑马鱼胚胎酸碱处理

一、材料:斑马鱼

二、检测指标:H+

三、检测位点:斑马鱼胚胎

四、处理:

a.对照(pH7.0)

b.酸处理(pH5.0)3-4天

c.碱处理(pH8.0/9.0)3-4天

五、具体实验细节:

处理3-4天,出现卵黄囊时开始检测,定点检测10min。

六、重复数:8

测试液:

对照:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,pH7.0

酸处理:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,pH5.0

碱处理:0.5mM NaCl,0.16mM KH2PO4,0.16mM K2HPO4,0.2mM MgSO4,0.2mM CaSO4,10mM NaHCO3,pH8.0/9.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


白菜根盐胁迫

实验一

  1. 材料:大白菜
  2. 基因型/品种:自交系A03
  3. 检测部位:根分生区(H+)、根成熟区(Cd2+)
  4. 检测指标:H+(流速、根表pH)、Cd2+(流速)
  5. 处理:
  1. CK
  2. 200mM NaCl处理 2d
  1. 具体方案:
  1. H+、Cd2+

200mM NaCl处理2d后,定点检测10分钟在,8重复/组

实验二:离子浓度成像检测

一、材料:大白菜

二、基因型/品种:自交系A03

三、检测部位:根分生区

四、检测指标:H+

五、处理:

  1. CK
  2. 200mM NaCl处理 2d

 


 

  1. 材料:大白菜
  2. 基因型:自交系A03
  3. 检测部位:根分生区(过渡区中点)
  4. 检测指标:Ca2+、Na+、K+、Cl-
  5. 处理:
  1. CK

200mM NaCl处理 2d

  1. 具体方案:
  1. Ca2+预处理
    200mM NaCl处理6h后(处理时间可调整,因为Ca2+变化较快,所以盐处理时间比较短,处理2天时间较长可能信号变化不明显),定点检测10分钟,8重复/组
  2. Ca2+实时处理
    200mM NaCl处理前检测5分钟,200mM NaCl处理10分钟后检测15-20分钟(经费允许可以持续检测30分钟),8重复/组
  3. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐碱材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  4. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐碱胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐碱材料的耐受机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)胁迫组
    置于200mM NaCl中处理2d后(时间点可以调整),记录10分钟,8重复/组
  5. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐碱胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐碱胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐碱材料,胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)胁迫组

  1. 200mM NaCl胁迫后,立即检测

b.置于200mM NaCl中处理48h后(时间点可以调整),直接检测,记录10分钟,8重复/组

6. Cl-方案参考Na+

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


玉米幼穗小花原基Ca

一、材料:玉米

二、品种/基因型:突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:玉米雌穗幼穗

五、具体实验细节:

突变体穗上正常的小花原基、突变的小花原基(在同一雌穗上)定点各自检测10min

六、重复:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


油菜根低温瞬时

  1. 材料:两个油菜品种
  2. 检测指标:Ca2+
  3. 检测部位:根尖分生区(分生区Ca2+信号最明显)
  4. 处理:对照、实时0℃低温处理
  1. 对照:油菜正常状态下的Ca2+信号变化
  2. 实时0℃低温处理:检测完正常状态下的Ca2+信号变化后,实时把检测环境变成0℃,检测时间不少于15分钟(根据实验的实际情况决定检测时长,以实际检测到的稳定Ca2+信号时间为准)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


烟草根盐低温干旱

材料:烟草

基因型/品种:PBI121-GFP、PBI121-2.1GFP、PBI121-2.2GFP

检测位点:根分生区

 

【实验目的】前期的实验是看到了基因可以增强植物的抗逆性,现在想用NMT再验证一下

方案一:预处理—利于观察离子转运的长时效应

【盐胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. Na+吸收(测Na+)
    目的:查看盐胁迫下,谁的根部Na+进入的少。一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,根部吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录3分钟,6重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于250mM盐溶液中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组
  3. Na+外排(测Na+)
    目的:查看盐胁迫下,两种植物根部排Na+能力的差异。这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录3分钟,6重复/组
    2)盐胁迫组
    置于250mM盐溶液中处理12h后检测,记录3分钟,6重复/组
  4. K+外排/吸收(测K+)

目的:查看盐胁迫下,植物根保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少。一般来说,耐盐材料,盐胁迫下根部排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录5分钟,6重复/组

2)盐胁迫组

置于盐溶液中处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

【干旱胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Ca2+、H+
  2. 具体方法:10% PEG处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

【低温胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Ca2+
  2. 具体方法:4℃低温处理12h后,直接检测,记录3分钟,6重复/组

方案二:瞬时处理—根据经验,实时处理后,离子转运信号变化相对较强,利于观察不用处理间的差异。

【盐胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. 具体方法
  1. Na+
    250mM NaCl处理前定点检测3min,250mM NaCl处理前处理后定点检测10min,6重复/组
  2. K+

250mM NaCl处理前定点检测3min,250mM NaCl处理前处理后定点检测10min,6重复/组

【干旱胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、H+
  2. 具体方法:10% PEG处理前定点检测3min,10% PEG处理后定点检测10min,6重复/组

【低温胁迫—瞬时处理】

  1. 检测指标:Ca2+
  2. 具体方法:4℃低温处理前定点检测3min,4℃低温处理后定点检测10min,6重复/组

 

方案三

  1. 材料:烟草
  2. 基因型/品种:PBI121-GFP、PBI121-2.1GFP、PBI121-2.2GFP

三、检测位点:根分生区(过渡区中点)

【实验目的】前期的实验是看到了基因可以增强植物的抗逆性,现在想用NMT再验证一下

【盐胁迫—预处理】

  1. 检测指标:Na+、K+
  2. 具体方法:150mM NaCl处理24h后,定点检测5min,8重复/组

【干旱胁迫—实时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、K+
  2. 具体方法:
  1. Ca2+实时处理:15% PEG处理前检测5分钟,15% PEG处理检测10min,8重复/组
  2. K+预处理:15% PEG处理5h后,定点检测5min,8重复/组

【低温胁迫—实时处理】

  1. 检测指标:Ca2+、K+
  2. 具体方法:
  1. Ca2+实时处理:4℃低温处理前检测5分钟,4℃低温处理后检测10min,8重复/组
  2. K+预处理:4℃低温处理5h后,定点检测5min,8重复/组

测试液:

  1. 盐胁迫测Na+:1mM NaCl,0.1mM CaCl2,pH6.0
    盐胁迫测K+:150mM NaCl,0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH6.0
  2. 干旱胁迫测Ca2+、K+
    瞬时加药前:0.5mM CaCl2,0.5mM KCl,pH6.0
    瞬时加药后/预处理:15% PEG,0.5mM CaCl2,0.5mM KCl,pH6.0
  3. 低温胁迫测Ca2+、K+:0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


烟草铵硝扫点定点

材料:烤烟

基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

检测指标:NH4+、NO3-

检测位点:根

【实验目的】分析不同氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)NO3-和NH4+在膜上外排和内流的速率,检测氨基酸转运蛋白NtTAT是否直接影响了NO3-和NH4+氮素。

(这是第一步实验,目的是想看烟草对铵硝的偏好性,老师预期是对硝偏好性大一些)

重复:6

【具体方案】

  1. 扫点实验:对照样品选取4个重复进行扫点实验,具体检测位点
    1. NH4+:300μm(分生区)、800μm(分生区/伸长区)、1500μm(伸长区/成熟区)、7500μm(成熟区),每个点检测3min
    2. NO3-:800μm(分生区/伸长区)、1500μm(伸长区/成熟区)、2500μm(伸长区)、5000μm(成熟区)、7500μm(成熟区),每个点检测3min
  2. 定点实验:根据扫点实验结果,选择NH4+、NO3-吸收/差异最大的点进行定点实验,每个点检测5min

 


 

  1. 材料:烤烟
  2. 基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

三、检测指标:NO3-

四、检测位点:根

【实验目的2】检测WT、OE、RNAi在不同浓度NO3-(0、0.1%、0.3%)下处理下氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)中NO3-流速,探讨过表达氨基酸转运蛋白NtTAT材料是否耐更高浓度氮素

四、重复:8

【具体方案】

  1. 不同浓度NO3-处理3天后(时间点可根据实际情况调整),定点检测5min

 


 

  1. 材料:烤烟
  2. 基因型/品种:1个对照、2个过表达株系、2个RNAi株系

三、检测指标:NO3-

四、检测位点:根

【实验目的3】分析氨基酸转运蛋白NtTAT(WT、OE、RNAi)利用不同浓度(假设两个浓度:高、低)的能量阻断剂处理下在合适的NO3­浓度下(0、0.1%)氨基酸转运蛋白NtTAT是否存在依靠能量转运。

四、重复:8

【具体方案】

  1. 高、低浓度的能量阻断剂处理3天后(时间点可根据实际情况调整),定点检测5min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


水稻根Cd

一、材料:水稻

二、处理:

1)瞬时处理

目的:Cd实时处理后,Cd2+吸收信号相对较强,有利益观察不同材料、不同处理间的差异

  1. CK(20μM CdCl2)
  2. CK+5%DCD
  3. CK+10%DCD
  4. CK+0.5%DMPP
  5. CK+1%DMPP

2)预处理7d

目的:观察Cd长时处理效应

  1. CK(20μM CdCl2)
  2. CK+5%DCD
  3. CK+10%DCD
  4. CK+0.5%DMPP
  5. CK+1%DMPP

三、检测指标:Cd2+

四、检测位点:根成熟区

五、具体实验细节:

1)瞬时处理前(CK)检测3min,5%DCD、10%DCD、0.5%DMPP、1%DMPP瞬时处理后检测15min,现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。

2)5%DCD、10%DCD、0.5%DMPP、1%DMPP处理7d后,检测5分钟稳定数据即可

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


水稻根Cd、O2有无铁膜和Cd处理

  1. 检测样品:水稻
  2. 检测样品品种:玉珍香、湘晚籼12
  3. 检测部位:根
  4. 检测指标:Cd2+、O2
  5. 处理方式:
  1. 30 μM CdCl2+无铁膜(处理3h)
  2. 30 μM CdCl2+有铁膜(处理3h)
  3. 5 mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+无铁膜(处理3h)
  4. 5 mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜(处理3h)

【实验一:扫点检测】

目的:确定Cd2+最大吸收位点

  1. 检测位点:水稻根冠顶端、分生区、伸长区、成熟区
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 重复数:4

具体内容:检测“30 μM CdCl2+无铁膜”处理组的样品即可确定后续定点检测的位点。

【实验二:定点检测】

目的:探究铁膜是如何影响镉胁迫下Cd2+转运的。

  1. 检测位点:根据扫点结果确定/确定区域中有铁膜的位点和无铁膜的位点
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:Cd2+
  4. 重复数:8

具体内容: 30μM CdCl2+无铁膜(该处理检测4个重复,其余处理检测8个重复)、30μM CdCl2+有铁膜、5mM 硅酸钠+30μM CdCl2+无铁膜、 5mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜定点检测5min。

备注:该组实验可以检测同一条根上有铁膜的和没有铁膜的位点,探究在同一条根上,铁膜影响Cd2+吸收的机制。

【实验三:定点检测】

目的:探究O2在铁膜缓解镉胁迫中的作用。

  1. 检测位点:根据Cd2+扫点结果确定
  2. 测定时间:5min
  3. 检测指标:O2
  4. 重复数:8

具体内容:30μM CdCl2+无铁膜、30μM CdCl2+有铁膜、5mM 硅酸钠+30μM CdCl2+无铁膜、5mM 硅酸钠+30 μM CdCl2+有铁膜定点检测5min。

【实验四:定点检测】

目的:探究木质部Cd2+的装载能力

  1. 检测位点:根木质部
  2. 处理:
  1. 有/无硅酸钠预处理,Cd实时处理
  2. 同时实时处理
  1. 测定时间:5min
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 重复数:8

具体内容:Cd/Cd+硅酸钠处理前检测5min,Cd/Cd+硅酸钠处理后检测10min。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:33


山定子砧木根不同基因型H

  1. 材料:山定子砧木
  2. 基因型:WT1、WT2、WT3、WT4、OE1、OE2、OE3、OE4
  3. 检测部位:根分生区
  4. 检测指标:H+
  5. 具体方案:

定点检测5min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果砧木根低N处理NO3-

  1. 材料:转基因苹果砧木
  2. 检测部位:根成熟区(约距根尖3000μm)
  3. 检测指标:NO3-
  4. 处理:
  1. 低氮(0.3 mM NO3-)处理24 h
  2. 低氮24 h +原钒酸钠处理40 min
  1. 具体方案:

定点检测5min,4重复/组(根据现场结果可能会增加至8个重复)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果果实病斑Ca、Mg、K

一、材料:苹果果实

二、检测部位:病斑处、非病斑处(检测靠近果肉的那一侧)

三、检测指标:Ca2+、Mg2+、K+

四、处理:

  1. 正常健康的苹果
  2. 发病的病斑中心
  3. 病斑边缘1-2mm处
  4. 同一个发病的果子上,远离病斑处

五、具体方案:

  1. 、2)均选择的靠近花萼一端,定点检测5min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根缺铁处理H

  1. 材料:苹果
  2. 基因型:EV、iqm
  3. 检测部位:根成熟区
  4. 检测指标:H+
  5. 处理:缺铁处理
  6. 具体方案:

定点检测5 min,3重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根FeEDTANa处理H2O2

  1. 材料:苹果
  2. 检测部位:根分生区
  3. 检测指标:H2O2
  4. 处理:
  1. 40μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d
  2. 0μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d
  1. 具体方案:

0/40μM FeEDTANa处理0h 3h 6h 9h 12h 1d 3d 6d 9d后,定点检测10min,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


苹果根Cu,CuSO4处理

【方案一】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案:

处理20d后的样品,定点检测5分钟稳定数据

 


 

【方案二】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案:

处理1d、5d后(时间可以调整)的样品,定点检测5分钟稳定数据

【方案三】

  1. 材料:苹果
  2. 处理:
  1. 0.4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O
  2. 0.4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  3. 4 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  4. 4 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  5. 16 mM N处理培养和0.125μM CuSO4.5H2O处理培养
  6. 16 mM N处理培养和15μM CuSO4.5H2O处理培养
  1. 检测指标:Cu2+
  2. 重复:8
  3. 检测位点:距根尖400μm
  4. 实验方案

处理前检测3min,加药后(具体就是上述1-6种处理)检测10min。

目的:实时处理后,CU2+的吸收信号相对较强,有利益观察不用处理间的差异

【原因】因为您是通过处理20天的样品上看到了表型的差异或者是Cu含量的差异,但是因为这个变化是一个结果量,是积累了一段时间的变化,但是因为NMT检测的是一个过程量,它是发生在结果量之前的,处理20天可能对照组和处理组之间的差异已经比较小了,所以建议可以把处理时间提前一些,目前老师一般都是测得处理时间比较短

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根 叶酸+硝酸钾处理 NO3-

方案一

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理1d、3d、6d
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸处理1d、3d、6d(仅处理atdfb-3突变体)
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:

处理1d、3d、6d后,检测10分钟稳定数据

七、重复数:6

方案二

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理6d
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸实时处理(仅处理atdfb-3突变体)
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:
  1. 9.4mM KNO3处理6d后,检测10分钟稳定数据,8重复/组
  2. 9.4mM KNO3 +叶酸实时处理前检测5分钟,9.4mM KNO3 +叶酸实时处理后持续检测20分钟(摸索最佳处理时间),4重复/组

测试液

9.4mM KNO3,0.1mM CaCl2,pH6.0

叶酸,9.4mM KNO3,0.1mM CaCl2,pH6.0

2021.9.9

  1. 材料:拟南芥
  2. 品种:WT、atdfb-3
  3. 处理:
  1. 9.4mM KNO3处理6d
  2. 9.4mM KNO3+50μM叶酸处理6d
  1. 检测指标:NO3-
  2. 检测部位:根成熟区
  3. 具体方案:

处理6d后,检测10分钟稳定数据

七、重复数:6

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根盐胁迫

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:转基因1、转基因2、转基因3、转基因4、突变体1
  3. 重复数:6

二、处理:

NaCl处理24h

三、检测指标:Na+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、具体实验细节:

NaCl处理24h后,定点检测5分钟稳定数据

【目的:查看盐胁迫下,不同植物根部排Na+能力差异】

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根盐胁迫

周四早上:

先进行周五早上盐胁迫苗子的处理(需要NaCl胁迫24小时)

周五:

上午对前一天NaCl处理的苗子进行测试

实验1、基因A对盐胁迫介导的跨膜离子流动的影响,共12个样品

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根
  3. 检测样品品种:A和B(*2)
  4. 检测指标:Na+外排
  5. 处理方式:正常培养5~6天后,100mM NaCl处理24h后,放入测试液。
  6. 检测位点:扫点:根毛区、分生区、伸长区(*3),优先测根毛区。
  7. 测定时间:对照组:检测3分钟(三个区域测同一棵苗,进行扫点)
    盐胁迫组:测5分钟(三个区域测同一棵苗,进行扫点)
  8. 重复数:3(*3)
  9. 处理液:NaCl(100mM),pH5.8
    测试液:NaCl(0.5mM),pH5.8

 

实验2、基因A对冷胁迫介导的跨膜离子流动的影响,共12个样品

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:根
  3. 检测样品品种:A和B(*2)
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:正常培养后冷胁迫瞬时处理
  6. 检测位点:分生区、伸长区(*2),优先测分生区。
  7. 测定时间:处理前:检测3分钟
    4℃处理瞬时处理后:检测10分钟
    (处理前处理后测同一棵苗)
  8. 重复数:3(*3)
  9. 测试液:0.5 mM CaCl2pH5.8
    低温测试液:0.5 mM CaCl2,pH5.8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根Na、K盐胁迫

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2
  3. 处理:200mM NaCl处理24h
  4. 检测指标:Na+,K+
  5. 检测部位:根分生区(过渡区中间)
  6. 具体方案:
  1. Na+吸收(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,谁的Na+进入的少】
    一般来说,耐盐材料在盐胁迫下,吸Na+速率更小。
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    a.置于200mM NaCl中处理0.5/1/2 h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组
  2. Na+外排(测Na+)
    【目的:查看盐胁迫下,两种植物排Na+能力的差异】
    这里已经是更进一步地去发现耐盐材料的耐盐机制,是不是根部排Na+能力更强
    1)对照组
    置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组
    2)盐胁迫组
    置于200mM NaCl中处理24h后,记录10分钟,8重复/组
  3. K+吸收/外排(测K+)

【目的:查看盐胁迫下,植物保K+能力,也就是哪种植物在盐胁迫下排出去的K+更少】

一般来说,耐盐材料,盐胁迫下排K+更少

1)对照组

置于测试液中检测,记录10分钟,8重复/组

2)盐胁迫组

  1. 200mM NaCl胁迫后,立即检测(200mM NaCl实时处理)

b.置于200mM NaCl中处理24h后,直接检测,记录10分钟,8重复/组(200mM NaCl预处理24h)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥根Ca TM和DMSO预处理 瞬时实验

【实验一:实时处理】

  1. 材料:6日龄拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、重复:8

【具体方案】

  1. 对照组:5 mg/L DMSO 处理前检测5min,5 mg/L DMSO实时处理后检测10 min
  2. 处理组:5 mg/L TM处理前检测5min,5 mg/L TM实时处理后检测10 min

备注:对照组、处理组能否只检测一组药品处理前的样品

【实验二:预处理】

  1. 材料:6日龄拟南芥
  2. 基因型:WT、突变体

三、检测指标:Ca2+

四、检测位点:根分生区(过渡区)

五、重复:8

【具体方案】

TM处理0h(对照)、3h、6h后定点检测5min


作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥保卫细胞K、Cl免疫

  1. 检测样品:拟南芥
  2. 检测部位:保卫细胞
  3. 检测样品品种:WT
  4. 检测指标: K+、Cl-
  5. 处理方式:
  1. flg22(100 nM)实时处理
  2. ABA(10 uM)实时处理
  3. flg22+SCREW实时处理
  4. ABA+SCREW实时处理
  1. 检测位点:保卫细胞定点检测
  2. 测定时间:a、b、c、d组加药前检测3min,加药后检测10min(根据前两个样品数据的稳定情况决定后续样品的检测时间)
  3. 重复数:6

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


拟南芥保卫细胞ACC瞬时处理

  1. 材料:拟南芥
  2. 基因型:野生型、突变体、过表达
  3. 处理:50μM ACC处理10min
  4. 检测指标:H2O2
  5. 检测位点:保卫细胞
  6. 重复:3
  7. 具体实验内容

50μM ACC处理前检测10min,50μM ACC处理10min后再检测10min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


棉花纤维胚珠H

  1. 检测样品:棉花
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2
  3. 检测部位:棉花纤维顶端、侧边
  4. 处理:1DPA、3DPA
  5. 检测指标:H+
  6. 具体实施方案:

所有材料选择同一位置的胚珠上相同区域的纤维细胞进行检测,检测10分钟,8重复/组

=========

测试液:0.1mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:34


梨果皮CaCl2处理

【方案一】

  1. 材料:梨果实
  2. 检测部位:果皮(在注射孔周围取样,检测靠近果肉的那一侧)
  3. 检测指标:Ca2+(流速)、H2O2(流速)
  4. 处理:
  1. 注射空载
  2. 转基因1
  3. 转基因1+2%CaCl2浸泡5s
  4. 转基因2
  5. 转基因2+2%CaCl2浸泡5s
  6. 2%CaCl2实时处理
  1. 具体方案:

1、2、3、4、5组处理定点检测10分钟,8重复/组

6组处理2%CaCl2实时处理后持续监测15分钟,8重复/组

测试液:0.01mM CaCl2,pH6.0

【方案二】

  1. 材料:梨果实
  2. 检测部位:果皮(在注射孔周围取样,检测靠近果肉的那一侧)
  3. 检测指标:Ca2+(检测果实内部质外体浓度)、H2O2(浓度)
  4. 处理:
  1. 注射空载
  2. 转基因1
  3. 转基因1+2%CaCl2浸泡5s
  4. 转基因2
  5. 转基因2+2%CaCl2浸泡5s
  1. 具体方案:

定点检测,8重复/组

测试液:0.01mM CaCl2,pH6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:36


黄瓜根低温、Ca瞬时

  1. 检测样品:黄瓜
  2. 基因型:WT、转基因1、转基因2、转基因3
  3.  检测部位:根分生区
  4. 处理:4℃低温实时处理
  5. 检测指标:Ca2+
  6. 具体实施方案:

4℃低温处理前(常温)检测10分钟,4℃低温处理后(低温)检测10分钟,8重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:36


蕃茄根干旱

【方案一:实时处理】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:干旱胁迫(10%PEG8000)、几丁质胁迫(浓度未定)
  3. 检测指标:Ca2+、H2O2、IAA
  4. 检测位点:干旱胁迫(根、叶肉细胞、保卫细胞)、几丁质胁迫(叶肉细胞、保卫细胞)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容
  1. 10%PEG处理前检测3min,10%PEG处理后检测10min
  2. 几丁质处理前检测3min,几丁质处理后检测10min

【方案二:预处理(长时处理)】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:干旱胁迫(10%PEG8000)、几丁质胁迫(浓度未定)
  3. 检测指标:H2O2、IAA
  4. 检测位点:干旱胁迫(根、叶肉细胞、保卫细胞)、几丁质胁迫(叶肉细胞、保卫细胞)
  5. 重复:8
  6. 具体实验内容

10%PEG、几丁质处理4h/6h/12h/24h(时间不宜过长)后,定点检测5min

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-23 08:48


番茄叶肉细胞/低温/光照黑暗/瞬时

实验1IAAH2O2H+Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:IAA、H2O2、H+、Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+光照(光照持续伴随样品)
  2. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  4. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  5. 27mM CaCl2处理2h+常温+光照(光照持续伴随样品)
  6. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  7. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  8. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、b、e、f组定点检测5min
  2. c、d、g、h组检测20min(先看前2-3个样品的数据稳定情况再进行时间调整)
  1. 重复数:8
  2. 测试液
    IAA、H2O2、H+、Ca2+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
  3. 光照强度:30000-35000lux

 


 

实验2Ca2+成像检测

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+光照(光照持续伴随样品)
  2. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  4. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  5. 27mM CaCl2处理2h+常温+光照(光照持续伴随样品)
  6. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  7. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+光照(光照持续伴随样品)
  8. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 采集位点:0、30、60、90、120、150μm
  2. 测定时间:低温处理12h(处理时间待确认)
  3. 重复数:8
  4. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
  5. 光照强度:30000-35000lux

 


 

实验3Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:沉默A、沉默B、沉默C、沉默D
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h+常温+黑暗
  4. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+黑暗
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测20min(先看前2-3个样品的数据稳定情况再进行时间调整)
  1. 重复数:8
  2. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


番茄Cd扫点/定点/瞬时/预处理

【方案一:扫点+瞬时】

  1. 材料:番茄
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 处理:
  1. 不接种AM真菌
  2. 接种AM真菌
  1. 检测位点:扫点+定点

五、具体实验细节:

  1. 选择不接种AM真菌的番茄幼苗在100μM CdCl2中处理1h(处理时间可调整,仅针对扫点实验设计),在分生区(800μm)、伸长区(2500μm)、成熟区(7500μm)各选择一个点进行扫点检测3min,3重复/组

2.根据扫点结果确定定点检测的位置,进行瞬时实验。100μM CdCl2处理前检测5分钟,100μM CdCl2处理后检测10分钟,6重复/组

 

【方案二:瞬时】

  1. 材料:番茄
  2. 检测指标:Cd2+
  3. 处理:
  1. 不接种AM真菌
  2. 接种AM真菌
  1. 检测位点:根伸长区

五、具体实验细节:

100μM CdCl2处理前检测5分钟,100μM CdCl2处理后检测10分钟,6重复/组

 

【方案三:扫点+预处理30天】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:
  1. 不接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  2. 接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:扫点+定点

五、具体实验细节:

  1. 选择”不接种AM真菌+100μM CdCl2”的番茄幼苗,在分生区(800μm)、伸长区(2500μm)、成熟区(7500μm)各选择一个点进行扫点检测3min,3重复/组
  2. 根据扫点结果确定定点检测的位置,处理1、2定点检测10分钟,6重复/组

【方案四:预处理30天】

  1. 材料:番茄
  2. 处理:
  1. 不接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  2. 接种AM真菌+100μM CdCl2处理30d
  1. 检测指标:Cd2+
  2. 检测位点:根伸长区

五、具体实验细节:

处理1、2定点检测10分钟,6重复/组

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


沉水植物龙舌草叶片表面碳酸根处理

  1. 材料:沉水植物龙舌草
  2. 处理:
  1. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl
  2. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.05mM KCl
  3. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.05mM KCl
  4. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl
  5. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.3mM KCl
  6. 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.3mM KCl

三、检测指标:H+、Cl-

四、检测位点:叶片表面(正面和反面。非叶肉细胞,不用撕开。)

五、重复:8

六、具体方案

在①-⑥处理30分钟后,在载物台上静置7分钟,定点检测叶片正、反面各5min

七、测试液

H+(提前配置,静置4h以上使用):

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl,

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.05mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.05mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM DIDS+0.3mM KCl

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES+0.3mM KCl

Cl-:

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.05mM KCl(①-③)

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.3mM KCl(②-⑥)

备注:需要外接10000 lux的光源(检测过程一直照射),以模拟光合作用。

 


实验一(实验条件摸索)

 

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

  1. 对照:0.5 mM NaHCO3+0.5 mM KHCO3(溶液液可能会含有CaCl2)处理15min

三、检测指标:H+、Ca2+、Na+、K+、Cl-可能会加NO3-(优先测H+,看完H+的结果再决定要不要测后面的指标)

四、检测位点:叶片表面正反面

五、重复:8

【具体方案】

  1. 摸索时间条件:如果现场检测溶液处理15min后H+的变化不理想,则需要延长处理时间(处理20min、30min等);如果结果理想,则后续的实验都按照处理15min进行。
  2. 摸索检测方法:现场尝试是否可以双传感器(同一个离子)同时检测叶片正反面。
  3. 摸索平衡时间:叶片切下后,因为不检测叶肉细胞,所以不需要平衡4h,但是不确定暴露的叶肉细胞平衡多久才不会对检测位点有影响,所以需要切下叶片后持续检测1h,确定平衡时间。(该摸索实验为工程师自己操作,不需要计费)

实验二(正式实验)

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

  1. 对照:0.5 mM NaHCO3+0.5 mM KHCO3(溶液可能会含有CaCl2)

三、检测指标:H+、Ca2+、Na+、K+、Cl-可能会加NO3-(优先测H+,看完H+的结果再决定要不要测后面的指标)

四、检测位点:叶片表面正反面

五、重复:8

【具体方案】

叶片在溶液中处理15min(根据摸索实验一的结果确定)后,定点检测5min(检测时间可能需要根据实验结果进行延长)

一、材料:沉水植物龙舌草

二、处理:

① 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3

② 0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES

三、检测指标:H+

四、检测位点:叶片表面(正面和反面。非叶肉细胞,不用撕开。)

五、重复:8

六、具体方案

在①-⑥处理30分钟后,在载物台上静置7分钟,定点检测叶片正、反面各5min

七、测试液

H+(提前配置,静置4h以上使用,用KOH调节pH):

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3,pH8.5

0.5mM NaHCO3+0.5mM KHCO3+0.2mM DES,pH8.5

备注:需要外接10000 lux的光源(检测过程一直照射),以模拟光合作用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


不结球白菜硒+药处理

  1. 检测样品:1种不结球白菜
  2. 检测部位:根分生区
  3. 检测指标:Ca2+
  4. 处理方式:
  1. 空白对照
  2. 20μM硒胁迫
  3. 20μM硒胁迫+50μM药缓解

5. 具体实施方案:

  1. 无任何处理组,检测10min数据
  2. 硒+药同时处理24h(时长可调整)后,检测10min数据   

6. 重复数:8

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


昆虫触角

检测样品:昆虫

检测部位:触角

检测指标:K+

检测位点及测定时间:扫点测量,每个位点测定稳定数据时间3min

测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mMNa2SO4, pH 6.0

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


番茄叶肉细胞/低温/光照黑暗/瞬时

实验1H+Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:AC
  4. 检测指标:H+、Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h +常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  4. 27mM CaCl2处理2h +4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测15min

(现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。)

  1. 重复数:8
  2. 测试液

H+、Ca2+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

 

实验3Ca2+流速

  1. 检测样品:番茄
  2. 检测部位:叶肉细胞
  3. 检测样品品种:沉默A、沉默B、沉默C、沉默D、沉默E
  4. 检测指标:Ca2+
  5. 处理方式:
  1. 常温+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  2. 4℃低温瞬时+黑暗(黑暗持续伴随样品)
  3. 27mM CaCl2处理2h+常温+黑暗
  4. 27mM CaCl2处理2h+4℃低温瞬时+黑暗
  1. 检测位点:叶肉细胞定点检测
  2. 测定时间:
  1. a、c组定点检测5min
  2. b、d组检测15min

(现场会根据前2个样品的实际信号变化情况,优化实时处理后的检测时长。例如15min后信号还在持续变化,则延长实时处理后的检测时长;如不到15min信号已经处于稳定期,则缩短实时处理后的检测时长。)

  1. 重复数:8
  2. 测试液:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


拟南芥下表皮保卫细胞

检测样品是:拟南芥;检测部位是:拟南芥下表皮保卫细胞

品种:fim1-1、fim1-2、fim2-2

检测指标:H2O2

处理方式:50 μM ABA处理时间为15min

检测位点:

定点测量
拟南芥下表皮保卫细胞
没有处理的样品检测10min,50 μM ABA处理15min后检测10min

重复数:3

测试液


处理前:2.0mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5.0 mM MES, pH 6.0;

处理后:50 μM ABA, 2.0mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5.0 mM MES, pH 6.0

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


设备操作 » 系统维修维护常识

我们的实验室要搬家,能否提供移机服务?

我们的实验室要搬家,能否提供移机服务?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:40


我的系统出现了问题,您这边工程师什么时候会联系我?

您可以直接联系负责您系统的售后工程师或者拨打售后电话010-82622628。在24小时内,负责该系统的工程师会与您联系,与您沟通确认系统故障原因。在48小时内会为您提供一套解决方案。如果按照该方案系统故障无法解决,那么该工程师会与您沟通上门检修的时间。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


我们系统配件如果出现问题维修或者更换,需要多长时间?

我们维修和调试的时间会在3-5天左右(不包括运输的时间),工程师在联系您时都会跟您说清楚。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


感器制备显微镜灯泡不亮怎么办?

检查电源线是否插牢;检查显微镜电源开关和亮度调节装置是否打开并工作正常;根据用户手册附录中流程更换新的灯泡;联系售后工程师解决。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


生物倒置显微镜光源不亮怎么办?

(1)检查电源线是否插牢。

(2)检查显微镜电源开关和亮度调节装置是否打开并工作正常。

(3)打开显微镜光源上盖,将灯泡向外拔出约5mm的长度。

(4)根据用户手册附录流程,更换新的灯泡。

参考视频可见附件。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:41


打开电源后,电源指示灯不亮怎么办?

(1)检查电源线是否插牢,如松动,插紧即可。

(2)检查开关是否可以正常按动,如损坏,联系工程师进行维修。

(3)检查保险管是否完好,如果损坏,更换备用保险管。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


屏蔽罩拉门拉下后无法固定位置,怎么办?

(1)检查拉门两边的固定插销是否工作正常。

(2)检查滑槽是否磨损严重。如果滑槽部分位置磨损严重,可以选择其他部分进行固定;如果整体磨损严重,请联系负责售后工程师。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


防震台无法充气怎么办?

(1)检查充气泵的电源线是否插牢,开关是否打开。

(2)检查充气泵的阀门是否打开。

(3)检查连接充气泵和防震台的软管是否连通正常,是否有弯折现象。

(4)如果经过检查后没有发现问题,需要联系工程师进行维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:49


如何清理电动三维上的灰尘?

时常用吸耳球将运动平台上的,尤其是3个导程螺杆上的尘土吹掉。然后用棉签蘸上无水乙醇彻底擦拭整支导程螺杆,最后点上机油润滑。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


视频采集软件无法正常打开采集图像怎么办?

(1)检查CCD摄像头与数据采集系统之间的USB连线是否插牢,CCD上的工作指示灯是否点亮。

(2)断开连接摄像头的USB连线,关闭视频采集软件,之后将USB线重新插上,系统识别出硬件后再打开视频软件,按照步骤进行操作(打开软件时一定要等自动弹出的小窗口关闭后再进行之后的操作)。

(3)更换数据采集系统上的USB插口,再次执行以上步骤。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


三维运动无法切换成键盘控制(按键后没反应)怎么办?

(1)检查运动控制器开关是否打开,电源指示灯是否点亮,电源线是否插牢。

(2)检查运动控制切换Motion开关指示灯是否点亮。

(3)检查连接三维运动平台的排线和连接电脑的数据线是否插牢。

(4)检查鼠标光标操作区域是否在运动控制界面内。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:46


如果我们的系统着急维修,要提前开发票报账么?

如果您的系统需要维修维护,在维修维护完毕之后再进行报账也可以。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


三维Y轴超强度固定连接弹簧断了,怎么办?

需要更换新的超强度固定连接弹簧,将运动三维拆卸包装寄回进行维修。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


测定离子时,信号波动很大,数据不稳定怎么办?

(1)换成空白测试液,将传感器(电极)动态信号上下限范围调整为正负1.5uV,观察数据是否在此范围内,如果在此范围,有可能是样品造成的,建议更换样品。

(2)在静态模式下观察传感器(电极)电位,在上下限0.1V范围内是否平稳(一条水平直线)。

(3)在显微镜下观察传感器(电极)尖端是否正常,灌充液是否连续,如出现断层或大的气泡,重新制作传感器(电极);LIX如果漏光,重新灌充LIX。

(4)检查参比电极内液,如果不充足,补充3M KCl至没过银丝镀层。

(5)检查传感器(电极)固定架上的银丝氯化层是否完好,如果不完好需要重新进行氯化,或者银丝过细更换新的传感器(电极)固定架。

(6)依次更换测试液(标准检测溶液)、传感器(电极)(重新制作,重新蘸LIX,重配灌充液)、更换其他种类传感器(电极)。

(7)将前置放大器两接口用线短接,观察静态电位,如仍然存在静态电位波动,可以给前置放大器外壳接一根地线。

(8)更换前置放大器。

(9)关闭除数据采集系统和信号处理器外的所有设备电源(显微镜最好将电源线也拔下来),之后一次打开各个设备的电源,观察静态电位变化,当打开某一设备电源,静态电位出现明显波动时,需要给该设备及与该设备相连的设备接上地线。其中显微镜的地线需要固定在显微镜背面的内六角螺丝上;电动三维运动平台的电机也需要连接地线(可以连在固定电机的螺丝上);其他设备接在该设备背面的任意接口螺丝上即可。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


测试过程中,离子电位偏离正常值较多怎么办?

(1)换成空白测试液,如果电位能回到正常数值,则可能是样品自身的原因造成电位漂移。

(2)重新校正传感器(电极),看斜率是否能达到要求。

(3)重新制作传感器(电极), 按步骤操作。

(4)如果还会出现以上现象,依次更换测试液(标准检测溶液)、传感器(电极)、其他种类传感器(电极)。

(5)传感器(电极)Holder可重新打磨氯化,或者更换新的。

(6)更换参比电极。

(7)更换前置放大器。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:47


NMT系统日常维护为什么重要?

1.保证系统可以流畅且正常运行,减少设备出问题的概率。

2.减轻配件老化,在一定的程度上延长设备的使用寿命。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


NMT系统日常维护最应该注意维护的是哪几项?

1. 前置放大器:精密电子元器件,遭遇静电时会发生损坏。

解决方法:                                               

1)系统运行过程中应保证湿度为50%~60% 。                                                      

2)操作过程中,操作人员需要佩戴防静电手腕。  

 

2.位移传递架:每个方向上的位移传递架都有一定的运动范围,超出此范围会造成损坏。

解决方法:                                                                                                           

1)实验过程中,要时刻关注各方向上位移传递架的位置,尤其是Z轴方向。

2)实验结束后,将各方向上的位移传递架回归原位。  

 

3.导程螺杆:位移传递架沿此导程螺杆运动。表面不清洁有污垢时,会影响位移传递架的运动,从而影响选择性微传感器的运动。

解决方法:

每月定期清洁三个方向上的导程螺杆。先用吸耳球吹掉附着在上面的尘土,然后用棉签蘸上无水乙醇彻底擦拭整支导程螺杆,最后点上机油润滑即可。  

4. 超低渗固体参比电极(参比电极):在测量过程中与离子选择性微电极构成回路。其内部含有3M KCl,长时间暴露在空气当中会使内部的溶液缓慢渗出,溶液蒸发后留有KCl粉末。

解决方法:                                

1)实验结束后,应将参比电极插回收纳管中。避免参比电极长时间暴露在空气当中。

 2)每个月定期检查参比电极和收纳管,保证参比电极套管和收纳管内部的3M KCl充足。          

3)如果不慎忘记将参比电极插回收纳管中,参比电极前端已经有了3M KCl粉末。可以将参比电极浸泡在高纯水中,在粉末完全溶解后,重新向参比电极套管内灌充3M KCl。  

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


设备操作 » 样品固定

植物根、茎的固定方法

  • 本篇以水稻幼苗根部为例,两周龄的水稻幼苗,根部呈白色,长度不超过10cm。

准备工具:塑料培养皿、滤纸、树脂块、剪刀、镊子。

具体步骤:

 

1. 用剪刀将滤纸剪成相同大小的长条(大小根据样品及所选取的培养皿大小来定),之后浸入盛放有测试液的培养皿中,树脂块也一并放进去,进行平衡。

2. 将样品放入测试液中平衡一段时间,具体时间根据情况而定,一般在10min-15min。

3. 用镊子把一条滤纸平放到培养皿底部,将样品放到滤纸上,再用一条滤纸盖住样品。

 

这里需要注意:

(1) 样品需要测定的位置要露出来,而且尽量露出的少一些,否则在测试中样品可能也会有轻微的飘动,可以用镊子轻拉样品来调节。

(2) 样品露出的位置尽量靠近培养皿中部,可以帮助工程师更好的调节电极的位置。

(3) 操作过程中尽量不要碰到需要测定的根部,以免损伤样品。

4. 为了防止加入溶液后样品飘动,可以用树脂块压住滤纸来固定住样品,需要注意的是最好不要将树脂块直接压在样品上,尤其是压在需要测试的位置上。

5. 像水稻这种整体不是很长的样品,可以将其剩余部分盘绕在培养皿中,但是不要挡住需要测定的部位,最后用滴管向培养皿中缓慢加入测试液,直接倒的话可能会把样品冲跑,测试液的量需要没过样品3-5mm,之后就可以拿来测试了。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


植物叶片(如:保卫细胞等)的固定方法

(一)镊子撕取法(适用于叶片较大的植物,例如烟草)

 

准备工具:培养皿、镊子、双面胶、剪刀、毛笔(或小刷子)等。

具体步骤:

1. 剪一小块双面胶粘在干燥的塑料培养皿底待用,面积不宜太大。

2. 用镊子撕取表皮条(下表皮)。撕取下的表皮条需要一部分透明,另一部分留有绿色叶片用于粘连固定样品。

一般情况下,只要肉眼能看见透明的表皮条,其上就会存在待测的保卫细胞,不宜太大,太大容易卷曲。

 

3. 将带有透明表皮条的叶片部分粘在双面胶上,透明表皮部分露在双面胶之外。为了使得表皮条跟皿之间能够紧贴,可在远离双面胶的地方滴一小滴测试液,粘之前让表皮吸附一些液体(绿色叶片部分尽量不要粘液体),靠张力将表皮条吸在皿底。

 

4. 用湿毛笔轻轻刷去表皮条表面的叶肉细胞。

 

5. 加入测试液平衡一段时间(一般为1-2小时,并加入10000~15000Lux的光照)后倒掉,由于撕取表皮的过程中会造成叶片细胞的破裂,在平衡过程中可以多更换几次测试液,以保证平衡效果。平衡结束后需要更换新鲜测试液即可测试。如果加入测试液后表皮条漂起,再用毛笔轻轻刷一下并更换新鲜的测试液。


(二)胶带粘贴撕取法(适用于叶片较小的植物,例如拟南芥)

 

准备工具:培养皿、深色绝缘胶带、白色透明胶带(Magic Tape)、剪刀等。

具体步骤:

1.剪取叶片将叶片上表面粘贴在深色绝缘胶带上,并使用剪刀适当修剪叶片边缘。

 

2.将白色透明胶带边缘剪取一个小的缺口,注意缺口的大小,过大过小都不利于获取叶片的保卫细胞。

 

3. 使用白色透明胶带带有缺口的地方粘贴叶片的下表皮。

4. 将白色透明胶带撕下,利用两个胶带的粘贴力可以获取叶片下表皮的保卫细胞。

  5. 将撕取的样品粘贴固定到干净的培养皿中。

 

  6. 加入测试液平衡一段时间(一般为1-2小时,并加入10000~15000Lux的光照)后倒掉,由于撕取表皮的过程中会造成叶片细胞的破裂,在平衡过程中可以多更换几次测试液,以保证平衡效果。平衡结束后需要更换新鲜测试液即可测试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


细胞及微生物的固定方法

● 可以使用此类方法的样品实际上有很多种,例如动植物的细胞、愈伤组织、液泡,单细胞藻类、细菌、酵母菌,再或是花粉粒、花粉管等,固定时整体上遵循一个原则:不管样品是贴壁还是悬浮,需要保证样品在测试过程中不会随意飘动或游动。

本篇以豌豆根部边缘细胞为例。

 

准备工具:塑料培养皿,旭月公司提供的固定样品玻片,移液枪及枪头,镊子,测试液等。

 

具体步骤:

1. 取一个干净的培养皿,用移液枪在皿底中间位置滴一滴测试液,然后用镊子夹住一片玻片轻轻压在培养皿底部,防止之后大量加入测试液后玻片漂起来。

 

2. 用移液枪吸取一定量的样品溶液(具体量依样品而定,一般为100uL-200uL),滴到玻片中间位置,涂抹均匀,然后静置5-10min,使样品能充分被玻片吸附住。

 

3. 用移液枪吸取一定量测试液,先用镊子轻轻压住玻片边缘,再沿着培养皿边缘缓慢加入测试液,防止玻片漂起来,加入的测试液必须完全没过玻片。

 

4. 同样沿培养皿边缘用移液枪(或滴管)将皿中测试液吸出(将漂浮的细胞冲掉),然后再加入新鲜的测试液就可以进行测试了。

 

注意以下事项:

1. 尽量将样品在玻片上涂抹开,让样品充分接触到玻片,这样才能起到作用。

2. 加溶液时,一定要用镊子按住玻片边缘。因为加溶液时很容易将玻片冲起来,在溶液的影响下使得样品被冲到玻片下方,无法测试。所以不仅要按住玻片边缘,更要缓缓加入溶液。

3. 吸取溶液时同样要缓缓的,并且不要伸到液面最低端吸取,这样容易将样品吸走。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


植物种子与类似形状样品的固定方法

● 可以使用此类方法的样品实际上有很多种,例如动植物的细胞、愈伤组织、液泡,单细胞藻类、细菌、酵母菌,再或是花粉粒、花粉管等,固定时整体上遵循一个原则:不管样品是贴壁还是悬浮,需要保证样品在测试过程中不会随意飘动或游动。

本篇以豌豆根部边缘细胞为例。

 

准备工具:塑料培养皿,旭月公司提供的固定样品玻片,移液枪及枪头,镊子,测试液等。

 

具体步骤:

1. 取一个干净的培养皿,用移液枪在皿底中间位置滴一滴测试液,然后用镊子夹住一片玻片轻轻压在培养皿底部,防止之后大量加入测试液后玻片漂起来。

 

2. 用移液枪吸取一定量的样品溶液(具体量依样品而定,一般为100uL-200uL),滴到玻片中间位置,涂抹均匀,然后静置5-10min,使样品能充分被玻片吸附住。

 

3. 用移液枪吸取一定量测试液,先用镊子轻轻压住玻片边缘,再沿着培养皿边缘缓慢加入测试液,防止玻片漂起来,加入的测试液必须完全没过玻片。

 

4. 同样沿培养皿边缘用移液枪(或滴管)将皿中测试液吸出(将漂浮的细胞冲掉),然后再加入新鲜的测试液就可以进行测试了。

 

注意以下事项:

1. 尽量将样品在玻片上涂抹开,让样品充分接触到玻片,这样才能起到作用。

2. 加溶液时,一定要用镊子按住玻片边缘。因为加溶液时很容易将玻片冲起来,在溶液的影响下使得样品被冲到玻片下方,无法测试。所以不仅要按住玻片边缘,更要缓缓加入溶液。

3. 吸取溶液时同样要缓缓的,并且不要伸到液面最低端吸取,这样容易将样品吸走。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


适于体视镜检测样品的固定方法

● 对于测试鸡蛋、植物果实、合金等不透光的样品来说,倒置显微镜无法满足NMT技术的测试要求,需要使用体视显微镜来进行测试。此类样品的固定方法比较特殊。

本篇以柑橘果实为例,展示体视镜测试中样品的固定方法。

 

准备工具:将离心管盖或者其它大小适中的盖状容器打孔后的器具、胶水(不影响测试即可)、移液枪等。

 

 

具体步骤:

1. 根据测试部位,将待测部位露出,使用移液枪在测试样品表面或者离心管盖子底部涂抹适量的胶水。

 

2. 将离心管盖固定在待测样品上,固定时可根据情况在胶水少的部位再添加一些胶水,或是用胶水将离心管盖与样品链接缝处粘住,静止一段时间待胶水晾干。

 

3. 加入蒸馏水冲洗,目的是将胶水表面的物质冲掉,避免对测试信号产生影响。并检查粘贴后的器具是否漏水,如发现漏水则需要重新进行固定。

 

4. 加入测试液平衡一段时间(一般为10-15min)后倒掉,再加入新鲜的测试液即可进行测试。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


样品固定及观察

  • 显微镜放大倍数选择原则:

一般根据样品大小不同,使用不同放大倍数。组织样品较大,则可以根据实际情况,选择较低倍数物镜测定;细胞样品相对较小,为了测量准确,则必须使用较高倍数物镜。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


设备操作 » 使用经验

文献资料

数据处理分析


可见附件:数据分析处理流程(iFluxes_V1.0).pdf、数据分析处理流程(imFluxes_V2.0).pdf

非损伤微测技术文章撰写参考资料


可见附件:非损伤微测技术文章撰写参考资料_V5.2——联盟版.pdf

文章撰写资料试剂耗材型号发表的文献


可见附件:C2015-001-Overexpression_of_bacterial_c-glutamylcysteine_synthetase.pdf  

流速传感器工作原理文献

 

文献里介绍了Ca2+流速传感器结构、组成、LIX如何工作,流速如何测定等等基本问题

可见附件:

Construction,_Theory_and_Practical_Considerations_for_using_Self-Referencing_of_Ca2+-Selective_Microelectrodes_for_Monitoring_Extracellular_Ca2+_Gradients.pdf ‎

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


开关机注意事项

  • 系统开机前要注意把稳压电源接入插线板的总开关打开,然后再逐一打开系统相关部件电源。
  • 冬天由于气温低,空气干燥,开机前要打开空调和加湿器,将室内温度和湿度调节到合适范围(室温22℃-25℃,湿度50%-60%),同时操作者要穿上防静电服。
  • 关机时要注意将各部件旋钮及开关放到正确的位置,方便下一次使用,还需要注意将三维运动位移平台的螺杆位置调节到中间,这样才能增加其使用寿命。最后不要忘记关闭总电源。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


流速传感器开口与型号

  • 流速传感器开口(尖端直径)很重要,流速传感器的尖端直径决定了实验的空间分辨率及流速传感器的输入电阻,同时流速传感器尖端的形状很大程度上决定着吸附LIX的能力。
  • 目前,非损伤微测实验常用的流速传感器开口大小为1-2μm、4-5μm、8-10μm。

流速传感器型号: 
XY-CGQ-01(组织样品专用4-5 μm) 
XY-CGQ-02(细胞样品专用1-2 μm) 
XY-CGQ01(组织样品专用8-10 μm)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


LIX灌注长度

  • LIX的长度随流速传感器种类不同而不同,一般除K+、Cl-和NO3-流速传感器外,LIX长度应在40-50μm,K+流速传感器180μm,Cl-和NO3-流速传感器80μm;
  • 灌充长度影响尖端的电阻,灌充过长的话电阻增大,流速传感器稳定较慢。而灌充过短的话容易造成LIX泄漏。
  • 离子选择性微流速传感器灌充液成分、离子交换剂型号、灌充长度一览表

离子项目

灌充液成分

离子交换剂

LIX灌充长度

H+

15 mM NaCl +40mM KH2PO4(pH 7.0)

XY-SJ-H

40-50μm

Ca2+

100 mM CaCl2

XY-SJ-Ca

40-50μm

K+

100 mM KCl

XY-SJ-K

180μm

Na+

250 mM NaCl

XY-SJ-Na

40-50μm

Cl-

100 mM KCl

XY-SJ-Cl

80μm

NH4+

100 mM NH4Cl

XY-SJ-NH4

40-50μm

NO3-

10 mM KNO3

XY-SJ-NO3

80μm

Cd2+

10mM Cd(NO3)2+0.1mM KCl

XY-SJ-Cd

40-50μm

Mg2+

500mM MgCl2

XY-SJ-Mg

40-50μm

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:53


什么是校正及校正的目的

  • NMT测试中的流速传感器校正指的是:将流速传感器放入已知离子浓度(不同浓度,2个或3个)的溶液中读取电压值,以Nernst方程为基础,建立浓度和电压的关系。
  • 校正的目的主要有两个:
  1. 建立浓度和电压的线性关系,用于流速的计算。同时确定流速传感器是否正常工作。
  2. 保证测量结果的准确性。所以需要校正时必须校正。
  • 正常情况下流速传感器在一次测试中最少需要校正2次,即测试开始前一次,结束时一次,有些特殊的流速传感器,例如Cl-流速传感器,为了获得准确的数据,需要多次校正,这属于正常的校正。
  • 校正和流速传感器漂移有关,漂移是一个持续的过程,一般来讲,当1价离子电位变化10mV以上,2价离子电位变化5mV以上时,需要再次校正。
  • 有的数据在校正前后算得的流速差别很大,造成的原因是因为重新校正后,会得到新的斜率值和截距值,如果没有用新的斜率值和截距值计算数据的话,校正前后算出来的结果就会差的比较大,所以要特别注意。但是有时候,流速差别较大可能往往表现的正是活体样品真实的生理反应,所以样品的选择上要多注意。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


校正时的注意事项

  • 流速传感器不要碰底部,但最好深入液面较深处;参比电极和离子流速传感器的距离要保持相对固定,不要忽远忽近;在更换校正液之前冲洗参比电极。
  • H+需要将pH值换算成mM后再输入。
  • 以下是常用离子/分子不同浓度校正液相对应的电位值的参考值,不同系统下会有一定偏差,但如果没有特殊情况,电位值应该在这个范围之内。

下表为校正液浓度为0.1mM时,各离子传感器电位的经验值。

离子

电位值

Na+

-90 mV— -50 mV

K+

-100 mV— -70 mV

NH4+

-80 mV— -40 mV

Ca2+

-20 mV— +10 mV

Mg2+

-20 mV— +10 mV

Cd2+

+150 mV— +200 mV

NO3-

+280 mV— +350 mV

Cl-

+200 mV— +250 mV

H+(pH6.0)

+150 mV— +200 mV

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


配制校正液

  • 配制校正液时,最好采用先配制好较高浓度的母液,然后稀释的方法配制,不要直接溶解固体,因为校正液中的离子浓度一般较低(大多数是0.01mM~1mM),直接用固体配的话称量的量会很少,导致误差增大,校正时不能达到理想值。
  • 每种离子的校正液要有一高一低两种浓度,原则上是要将测试液中该离子的浓度包含在内,一般高低浓度相差10倍,比如测试液中Na+是0.9mM,校正液就可以是0.5mM和5mM。H+的话原理一样,调节高低两种pH即可。
  • 校正液中除了待测离子外,还应该有测试液中同浓度的其他离子,pH最好也和测试液一致,如果要测定多种离子,可以配制成同一瓶校正液,但校正液中的待测离子浓度要相应改变。
  • 由于不同LIX的选择性不同,所以配制校正液时的离子浓度也是有要求的:
  1. H+:pH4-pH9之间。
  2. Na+:10mM—0.5mM,而且溶液中K+浓度不要高于Na+
  3. K+:10mM—0.05mM,且溶液中Na+浓度不要高于K+
  4. Ca2+:10mM—0.05mM,且溶液中最好没有Cd2+或者浓度低10倍以上。
  5. Mg2+:10mM—0.1mM,且溶液中最好没有Cd2+和Ca2+或者浓度低10倍以上。
  6. Cd2+:1mM—0.005mM,别的离子基本没什么影响。
  7. NH4+:10mM—0.05mM,电位可能不是很稳定,可以选用大开口流速传感器,如果测试中电位变化过大可以多校正或更换LIX。
  8. NO3-:10mM—0.05mM,Cl-浓度不要太高。
  9. Cl-:10mM—0.5mM,溶液中不能有其他阴离子,可能需要多次校正。
  • 调节校正液的pH需注意,不能用含有待测离子的酸或碱调节,如测定Na+时调节pH值不能用NaOH,否则就使溶液中的Na+含量增加,可用较少量的KOH调节,最好用氯化胆碱或Tris。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


参比电极的使用及注意事项

  • 非损伤微测系统中的参比电极主要有两个作用:
  1. 和流速传感器、测试液、前置放大器一起构成电路回路,
  2. 提供一个参考电位。
  • 使用时要注意以下几点:
  1. 灌充溶液时,要将塑料管连接部分从后端拧下来,从后端用流速传感器灌充液的那种细的注射头灌充溶液,参比内液不要灌充太多,浸没过氯化银丝部分1cm即可。
  2. 新灌充3M KCl后,需要让氯化银丝在参比内液中浸泡24小时以上,这样电位稳定得快一些。
  3. 灌充溶液时,注意保护好内部银丝尖端的氯化银部分,不要私自用砂纸磨或者剪断。
  4. 每次使用完毕后,将参比电极浸泡在3MKCL溶液中(即收纳管内),不要暴露在空气中,如果长时间不使用,需要将塑料管中的溶液全部吸出,再用蒸馏水润洗几遍,晾干后保存。
  • 当测试过程中出现电位不正常时,可以首先更换传感器(或LIX),排除传感器问题后,最有可能是参比电极的问题,大概有以下几种情况:
  1. 静态电位显示+-5.000V:检查参比电极接口是否插入前置放大器接口中,参比电极是否放入测试液中,参比电极中的溶液是否没过银丝尖端。
  2. 校正值在正常范围内,但是比起经验值偏大或偏小(比如低于-150mV,高于500mV等),首先确定测试液和流速传感器灌充液浓度是否正确,之后检查参比电极中的灌充液浓度是否正常,可以重新配制后重新灌充;如果还不行的话,可以更换参比电极的塑料管,新的参比电极附带一个备用的。
  3. 当电位变化很快时,除了流速传感器的电位漂移外,还有可能是参比电极漏液造成的,可以更换塑料管试试。
  • 参比电极位置应尽量远离样品;最好深入液面5mm;测试时尽量将参比电极相对与样品的位置固定。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


样品固定及观察

  • 显微镜放大倍数选择原则:

一般根据样品大小不同,使用不同放大倍数。组织样品较大,则可以根据实际情况,选择较低倍数物镜测定;细胞样品相对较小,为了测量准确,则必须使用较高倍数物镜。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


流速传感器定位

  • 测试时需保证流速传感器和样品距离的一致性

测试时流速传感器与样品的距离直接决定着测试信号的大小,尤其是信号大的样品,流速传感器距离样品的距离稍微不同,测出来的信号大小也就不一样,因而要保证每次测试时流速传感器与样品距离的一致性。

  • 保证流速传感器与样品距离固定的方法

NMT可以用计算机键盘控制传感器在x、y、z方向进行定距离的运动,运动距离大小可以手动输入确定,显示器也用此方法精确测量了所视范围的长和宽,测试工程师可以每次测试时先在显示器范围内找到样品的固定位置,让流速传感器稍稍贴住样品,然后朝所需方向移动流速传感器,从而达到精确定位的目的。

精确定位程度和显示的放大倍数有关,放大倍数越大越精确,目前可以达到40倍;还与流速传感器移动的最小距离有关,现在流速传感器移动最小可以精确到0.5um。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


测定时的注意事项

  1. 可能在初始测定时会遇到增强的干扰信号和瞬时人工信号。如果流速传感器是好的,运行几分钟,它就会稳定下来。如果半个小时后还未稳定,请更换一支新流速传感器。
  2. 如果测试中出现电位在测试液中严重漂移的情况(一价离子电位变化在±10mv以上;二价离子电位变化在±5mv以上),需要重新进行流速传感器校正,并在测试记录表上进行相应的记录。
  3. 测试开始时接近样品出现较大波动,此时可以依次更换另一个测试点、更换测试液;波动仍然存在,更换空白测试液测定;若没有波动,说明可能是样品问题,更换新样品。
  4. 如果一开始测定时没问题,测试过程中出现波动,大多数是样品或溶液本身造成的,可按上述步骤检测和排除问题。
  5. 测试时需要瞬时处理时需要注意,要标记为“add NaCl”,不要标记成“+NaCl”,因为在用EXCEL打开时,单元格中的内容不能显示“+NaCl”,会报错,而“add NaCl”可以显示,不会报错。
  6. 离子是外流还是内流,以原始数据中的dV判断最为准确。

请注意当一天中第一次测定时,建议将微流速传感器放入空白测试中进行5分钟的流速测定,观察测定数值,以确保测定数值应在基线附近。

  • 极谱分子流速传感器测试
  1. 对于极谱分子流速传感器而言,“Raw A/D”模式下显示的数值实际是电流值,单位是“nA”。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


原点电位问题

  • 也可能是样品大部分的区域对K+都是外排趋势,导致样品周围整体电位升高,但是测得点确是吸收趋势,也可能导致这种结果。
  • 如果流速传感器远离样品时电位恢复,建议先用蒸馏水多冲洗一下样品,平衡时间加长(≈30min)并且更换几次测试液。
  • 如果还不行的话,就看看每个样品测试时电位是否变化较大,保证每个样品电位基本一致,也可以继续测试。
  • 测试中加入某些药品,尤其是有机物,会对LIX有较大影响,电位会变化很多,需要多加注意!
  • 测试前最好做一个空白对照加入药品的实验,如果电位上没有太大变化,可以直接瞬时处理;如果变化较大的话,根据测试需要,建议采取预处理的办法。

测试的时候,测的是K+,发现K+有个比较大的吸收,但背景电位却是上升的,会出现这种情况,可能是样品在测试前处在一个K+含量比较高的环境下,在测试时又没有在测试液中平衡一定时间,所以导致样品周围K+含量较测试液高,而样品对溶液中的K+是吸收趋势,最后才导致这种结果。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


注意小键盘按键

  • 在操作时注意如果numlock灯熄灭时别误操作数字键。

系统操作时方向键上下左右、home/end是三维三个方向的操作键。如果小键盘的numlock灯亮起时,小键盘的数字键就是数字键,输入数字时可以使用;如果numlock灯灭了的状态,4、6(左右)、2、8(上下)、7(home)、1(end)就等于是三维操作运动控制的键盘方向键。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:56


银丝氯化

  • 用来氯化的电解液的浓度不能太高,用0.1M HCl/KCl即可。
  • 氯化的时间适中,30s即可,时间太短氯化效果不好,太长可能会将银丝弄断。
  • 电池电力不足会导致银丝氯化效果不好。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:54


NMT系统日常维护最应该注意维护的是哪几项?

1. 前置放大器:精密电子元器件,遭遇静电时会发生损坏。

解决方法:                                               

1)系统运行过程中应保证湿度为50%~60% 。                                                      

2)操作过程中,操作人员需要佩戴防静电手腕。  

 

2.位移传递架:每个方向上的位移传递架都有一定的运动范围,超出此范围会造成损坏。

解决方法:                                                                                                           

1)实验过程中,要时刻关注各方向上位移传递架的位置,尤其是Z轴方向。

2)实验结束后,将各方向上的位移传递架回归原位。  

 

3.导程螺杆:位移传递架沿此导程螺杆运动。表面不清洁有污垢时,会影响位移传递架的运动,从而影响选择性微传感器的运动。

解决方法:

每月定期清洁三个方向上的导程螺杆。先用吸耳球吹掉附着在上面的尘土,然后用棉签蘸上无水乙醇彻底擦拭整支导程螺杆,最后点上机油润滑即可。  

4. 超低渗固体参比电极(参比电极):在测量过程中与离子选择性微电极构成回路。其内部含有3M KCl,长时间暴露在空气当中会使内部的溶液缓慢渗出,溶液蒸发后留有KCl粉末。

解决方法:                                

1)实验结束后,应将参比电极插回收纳管中。避免参比电极长时间暴露在空气当中。

 2)每个月定期检查参比电极和收纳管,保证参比电极套管和收纳管内部的3M KCl充足。          

3)如果不慎忘记将参比电极插回收纳管中,参比电极前端已经有了3M KCl粉末。可以将参比电极浸泡在高纯水中,在粉末完全溶解后,重新向参比电极套管内灌充3M KCl。  

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


安装培训

很久没用系统了,我们想要进行系统的操作培训,应该联系谁,操作培训价格是多少?

旭月公司会提供操作培训服务,您可以登录旭月官网了解具体信息。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:07


我们要进行培训的话可以开什么种类的发票?

您可以选择试剂耗材、测试服务、培训费等种类的发票,详细信息可以联系负责您单位系统的售后服务工程师或者拨打电话010-82622628咨询了解。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:07


想要设备操作培训证书应该怎么申请?

可以到中关村NMT联盟或者旭月和其他创服中心参加培训认证创,具体联系中关村NMT联盟咨询详情,联系电话:010-8262 4800。


作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:08


耗材订购

耗材订购网页版视频教程

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:43


耗材订购微信版视频教程

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:43


耗材订购地址

您可以登录旭月官网或者微信关注旭月售后服务公众号采购相应的耗材。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:44


我们单位的耗材必须在指定的网站上购买才能报账怎么办?

建议老师找代理公司从旭月公司购买耗材。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:44


购买耗材可以先发货吗?

(1)采购耗材先付款再发货,如果您在公司存有预付款,我们可以优先发货。

(2)您可以先自行垫付货款,单位报账后我公司会把耗材款退给您。

(3)您可以找到导师向售后工程师申请先发货,此方式只提供一次机会。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:44


下单后多久可以拿到耗材?

一般会在5个工作日内,使用顺丰快递发货。一般情况下,订购之后10个工作日内可以送达。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:45


传感器(电极)和LIX的保质期是多久?

传感器(电极)的保质期是一个月,LIX的保质期是6个月。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:45


流速传感器(4~5um)和(8~10um)有和区别?

括号中的数字是传感器的开口大小。非损伤微传感器(4~5um)适用于测试组织样品的H+、Ca2+、K+、Na+、Mg2+、Cd2+、Cu2+和Pb2+的流速,非损伤微传感器(8~10um)适用于测试组织样品的NH4+、NO3-和Cl-离子的流速。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


如何使用测试耗材优惠券?

您需要在测试或订购耗材时跟联系您的工作人员师沟通,需要您提供电子版代金券。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:50


你们对外销售的传感器(电极)都是什么型号的?

细胞样品专用传感器(电极)1-2um;组织样品专用传感器(电极)4-5um;组织样品专用传感器(电极)8-10um;离子源传感器(电极)8-10um;膜电位传感器(电极)≤1um;极谱氧传感器(电极)(金属传感器(电极))20um左右;极谱过氧化氢传感器(电极)(金属传感器(电极))20um左右。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:50


传感器(电极)的开口很重要么?

传感器(电极)开口(尖端直径)很重要,传感器(电极)的尖端直径决定了实验的空间分辨率及传感器(电极)的输入电阻,同时传感器(电极)尖端的形状很大程度上决定着吸附LIX的能力。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:51


我需要在网站上订购耗材,需要知道我们的用户编码。

(1)用户编码在系统名牌上可以查询到,即:4位数的系统编号即是用户编码。

(2)您也可以直接咨询负责您设备的售后工程师。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:51


我们在你们公司存了一部分预付款,需要知道还有多少余额。

(1)请您登录您的流速云查看单位的余额。

(2)您也可以直接咨询负责您设备的售后工程师。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:51


每种试剂耗材的价格是多少?

(1)您可以到旭月官网查询最新报价。

(2)或者您可以关注旭月售后服务公众号或者在旭月官网登录耗材销售平台进行查看。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:53


如果我买的多的话能打折么?

(1)不好意思,我们的试剂耗材没有打折。而且传感器(电极)和LIX都有保质期的,建议您每次购买不要太多,购买实验够用的量就可以。

(2)公司目前有预存多赠活动,您可以关注一下。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:53


请问你们的传感器和LIX都是现货么?

会根据您的定量有一定的备货期,如果量不大一般一周就可以发货。如果量大,一周内无法发货,会电话联系您。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:53


我的研究能用上你们的微传感器,但我不是系统购买单位,可以购买你们的耗材吗?

原则上我们的耗材只能卖给系统购买单位,但是如果您有系统购买单位老师推荐的话我们也可以销售给您耗材。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:53


其他试剂公司的LIX与旭月的LIX有哪些区别?

美国扬格和旭月北京两大公司强强联合研发的LIX,是专门适用于NMT技术的,是经过不断实验,不断改良的,据我们了解,市面上其它公司销售的LIX都不是专门供NMT技术使用的,如果您使用其他公司的LIX,我们对您实验的数据没有任何保证。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:54


Cl-、NH4+和NO3-的相关实验,为什么选择8-10um的传感器?

检测Cl-、NH4+和NO3-使用8-10um的传感器是为了提高数据的稳定性,使用开口8-10um的数据稳定性会更高。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:55


实验套装和普通的耗材有什么区别?

实验套装中LIX剂量小,更便宜,适合实验量比较小的使用。瓶装的LIX剂量大,适合实验量大一些的使用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:55


实验设计 » 实验设计常问解答

指标选取

目前能够测定的指标:Ca2+H+Na+K+Cl-Mg2+Cd2+Cu2+Pb2+NH4+NO3-IAAO2H2O2

医学相关生理功能

检测指标

医学相关生理功能

H+

组成胞膜离子交换蛋白Na+-H+交换泵(NHE),调节pHi、稳定细胞容量(Na+净增,提高渗透压)、影响Ca2+转运、使肿瘤细胞抗凋亡,与心血管疾病、内分泌疾病、肿瘤、肾脏疾病均相关
H+门控离子通道,研究离子移动(全细胞膜片钳法)

Ca2+

Ca2+通过线粒体通路、死亡受体通路和内质网通路,经信号转导调控细胞凋亡
参与细胞电生理
作为凝血因子,参与凝血过程
参与肌肉(包括心肌、平滑肌)收缩、纤毛运动、阿米巴运动、白细胞吞噬,细胞分裂、受精等过程
参与突触神经递质合成与释放、蛋白激素合成与分泌,代谢以及细胞内外酶的激活和释放
胞内Ca2+增加,细胞功能异常、减退或衰竭
引起内质网应激(ERS)反应性凋亡的起始信使。内质网Ca2+紊乱引起神经细胞的损伤和兴奋性中毒(AD的发病机制)、血管病变异常的关键因素,与糖尿病、肿瘤密切相关
细胞Ca2+升高与休克组织损伤相关(LSCM结合荧光探剂标记检测)
血、尿Ca浓度高低可预测妊高症(用于产前诊断)
神经元胞内Ca2+参与疼痛信息的调控(LSCM测定胞内外Ca2+浓度)

K+

血K+明显增加,可作为扼颈窒息死亡的佐证(用于法医鉴定)
参与细胞内正常的新陈代谢
与Na+一起维持细胞体积、渗透压和酸碱平衡
保持神经肌肉系统的应激性,过高时神经肌肉高度兴奋、过低时陷入麻痹
与Ca2+一起维持心肌的正常功能
K+流失会引发癌症

Na+

与Cl-一起维持细胞外液渗透压
参与调解酸碱平衡
神经细胞受到刺激产生兴奋主要是由于Na+内流引起膜电位改变而产生的
Na+是DNA不稳定因子,能破坏双螺旋间氢键,促进遗传信息开放

Cl-

维持酸碱平衡
Cl-转运失调导致囊胞性纤维症

NH4+
NO3-

N是有机化合物组成成分,以蛋白质形式存在

Mg2+

参与平滑肌收缩
调节Na+、K+、Ca2+的转运,与高血压相关
人体内多种酶的激活剂
阻止Ca2+细胞内流,天然的Ca2+拮抗剂
抑制自由基的生成,促进自由基的清除
抗心律失常、调节血管张力而影响血压
参与葡萄糖代谢,维持胰岛素内稳态
通过抑制细胞膜上的Ca2+通道阻止细胞外Ca2+内流,从而阻止血管收缩
作用于内质网和肌浆网中的三磷酸肌醇受体,抑制其Ca2+释放,胞内Ca2+浓度下降,抑制血管收缩
增强内质网和肌浆网Ca2+ ATP酶活性,从而增强内质网与肌浆网吸收Ca2+,降低细胞内Ca2+浓度,抑制血管收缩
激活Na+-K+-ATP酶,维持细胞内电解质平衡
拮抗兴奋性氨基酸,如谷氨酸、天冬氨酸等,与癫痫发作有关
一切能量的产生,DNA及RNA的合成,各种膜的形成也均依赖Mg2+
参与骨及细胞形成等的一切生长过程
与蛋白质合成、脂肪和糖代谢,氧化磷酸化、离子转运、神经冲动的产生和传导、肌张力和肌力等均有密切关系

Cd2+
Pb2+
Cu2+

Cu:
维持人体正常生命活动所必需的微量元素,对于婴儿生长、脑组织发育、机体免疫等具有重要作用
人体中肝铜蛋白、脑铜蛋白、血浆铜蓝蛋白的成分
细胞色素C氧化酶(呼吸链关键酶之一)的成分之一
Cu/Zn超氧化物歧化酶的辅因子
生物合成儿茶酚胺途径的关键酶-多巴胺-β-羟化酶的重要组成部分
赖氨酸氧化酶和酪氨酸酶的组成成分
Cu直接或间接参与AD的病理过程

O2

维持生命的重要能源
维持机体免疫功能活力的关键物质
维持机体正常新陈代谢
被血红蛋白运送到身体各部分组织中,与其他物质发生氧化反应
分解身体中的有毒有害物质

H2O2

促肿瘤:抑制细胞DNA损伤后的修复;形成DNA碱基加成物引起细胞突变或死亡;阻断细胞间缝隙通信连接;影响正常细胞内信号转导;改变细胞粘附特性,促进恶性细胞转移;促进肿瘤细胞表达血管内皮生长因子
抗肿瘤:过氧化氢所产生的羟自由基引起DNA单链断裂,核酸碱基加成物等可以破坏肿瘤细胞DNA的合成和表达,引起细胞凋亡或坏死。
引起血管损伤的首要主要成分
刺激胞内信号转导过程,影响转录因子的活性、基引表达、肌肉收缩及细胞的生长、趋化作用和凋亡过程

植物相关生理功能

检测指标

植物相关生理功能

H+

作为质子泵,控制细胞内环境pH;
同时产生电化学梯度,促进离子及分子的运输
泌H+酸化细胞壁,促进细胞伸长生长
控制胞内pH变化打破种子休眠
参与根、根毛和花粉管的极性形成
酵母生长的限速因子

Ca2+

细胞延伸
调节膜的渗透性
Ca2+昼夜波动模型
Ca2+通道激活调控损伤反应
Ca2+振荡激活损伤基因
抵御胁迫
避免出现免疫反应
与NH4+、H+、Na+等拮抗
低Ca引起植物生理病害
活化酶反应
信号传导

K+

参与植物的氮代谢及脂肪代谢以及蛋白质合成,活化多种酶
促进糖的合成与转运
参与渗透调节、中和阴离子的负电荷,增进根系吸水
控制细胞膜的极化
促进光合作用及同化产物的运输
增强植物抗逆性(干旱、霜冻、水淹、病虫害、倒伏)、提高作物产量、改善作物品质
K+通道:Shaker家族、KCO(TPK)通道
K+转运体:KUP/HAK/KT、HKT等

Na+

增加原生质胶体的亲水性和溶胶作用
维持活力、增强抗性

Cl-

促进K+、NH4+的吸收
调节细胞渗透压、平衡阳离子
活化光合作用相关酶类,促进水裂解、释放氧气
促进细胞分裂

NH4+
NO3-

氮素吸收转运、代谢
参与酶的构成,影响酶活性
影响光合作用(叶绿素含量、光合速率、暗反应、光呼吸)
影响其他元素的吸收,如K+、Ca2+、Mg2+、Cl-
与植物的呼吸过程相关
影响植物形态、产量等

Mg2+

影响光合作用,叶绿素的组成成分、酶的活化剂
与糖代谢、氮代谢相关
影响核酸和蛋白质代谢
参与脂肪代谢、促进维生素合成

Cd2+
Pb2+
Cu2+

重金属

O2

参与植物呼吸过程
光合作用产生氧气

H2O2

诱导植物产生系统获得抗性、高度敏感抗性和热抗性
引起细胞衰老,诱导程序性死亡
参与ABA调控的气孔关闭
参与根的向地性、生长和不定根形成
细胞壁发育的信号分子
参与柱头和花粉粒的发育与相互作用
参与信号转导
调控基因表达

IAA

促进细胞伸长和细胞分化
刺激形成层细胞分裂,抑制根细胞生长、促进木质部、韧皮部细胞分化、调节愈伤组织形态建成

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:37


检测材料及检测部位

1. 动物

(1)细胞

神经细胞肿瘤细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等

(2)组织器官

肿瘤皮肤胃粘膜胰岛、脑(海马体等)、胚胎(大鼠)、耳蜗、心脏(香螺)、卵(鱼、鸡蛋爪蟾)、骨骼角膜、脊椎(豚鼠)、肌肉组织(肌纤维、心肌)

(3)其它生物种类

珊瑚、螨虫、昆虫(果蝇幼虫的肠、蟑螂血脑屏障、按蚊、长红锥蝽)、蝌蚪水蛭蓝蟹(微感毛)变形虫

2. 植物

(1)营养器官

根:根毛根瘤

:边材、心材、微管形成层、木质部

叶:表皮细胞、叶肉细胞盐腺细胞保卫细胞

(2)生殖器官

花:花瓣、花瓣表皮细胞、花粉

种子:整体、胚

果实:果壳、果皮、果肉(苹果、柑橘)、籽粒、棉花纤维、棉桃

(3)细胞:植物悬浮细胞液泡

(4)愈伤组织

 

3. 微生物

酵母细胞菌丝微藻细菌(白腐真菌、大肠杆菌)

 

4. 非生物材料

合金、泥沙、纳米复合材料

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:55


样品准备

● 由于非损伤微测系统十分灵敏,所以为了文章的成功发表,NMT实验材料的准备工作需要更加严谨。

 

1. 常见的培养方式有以下几种:

  水培(液体培养基)、平板培养(固体/半固体培养基)、土/沙培。由于非损伤微测系统在测定时需要将样品维持在液体环境中,因此水培样品最易操作。

  可检测的样品部位中,根部的检测经常会涉及到组培苗或是土/沙培苗。如果待测样品无法进行水培,可尝试土/沙培后再进行水培发根。这样培养的样品根部完整,避免影响测试点的选取。并且表面附着的物质也可以通过测试液平衡过程进行去除。从而保证了测试数据的稳定性和准确性。但如果只能在测试前将样品从土壤中或平板上取出,提醒您在取样时一定要小心,以免由于操作失误致使样品受到损伤,从而无法获得真实可靠的实验结果。并建议您取样时多冲洗待测样品根部并适当增加样品的平衡时间。

 

2. 用于非损伤微测系统检测的样品,绝大多数不需任何额外处理。但为了提升实验成功率,以下事项需要您的重视。本篇以苗期样品为例:

(1)样品苗龄:

请参考NMT文献确定检测使用的样品苗龄。

  a. 需要注意检测不同的部位(根、叶片),样品的苗龄可能不一样;

  b. 不同的实验目的(胁迫处理、营养吸收),样品的苗龄可能不一样。

(2)处理因素:

  a. 如果处理时间较长,按照正常程序处理上即可;

  b. 如果处理时间较短(数小时甚至更短),可以将样品寄送至美国扬格(旭月北京)非损伤测试中心再由工程师行处理。

(3)样品状态:

  活体样品信号非常灵敏,前期的样品准备很重要!不论是培养条件、环境,还是处理条件,都要把握的十分精确,只有这样,得出可用结果的概率才会高。

(4)待测样品挑选:

  待测样品需保证形态比较一致,才会更好地保证实验数据的一致性。因此建议样品数量准备充裕,并挑选一致性较强的样品进行测定。

3. 液泡提取方法

(1)液泡提取方法-烟草叶片

可见附件

(2)液泡提取方法-杨树根

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


预实验溶液尝试流程

一、所需溶液

 

1.标准溶液、校正液1、校正液2,按照NISC标准测试液配方配制。

 

比如检测指标是Ca2+

标准溶液:0.1mM CaCl2,pH6.0

校正液1:0.5mM CaCl2,pH6.0

校正液2:0.05mM CaCl2,pH6.0

 

2.待尝试测试液、待尝试校正液1、待尝试校正液2,即需要尝试的溶液,比如检测Ca2+,测试环境中需要添加10mM glucose,则待尝试溶液配方为:

     待尝试测试液:0.1 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

     待尝试校正液1:0.05 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

     待尝试校正液2:0.5 mM CaCl2, 10 mM glucose, pH 6.0

 

二、尝试流程

  1. 使用标准溶液、校正液1、校正液2校正传感器,确保传感器可正常校正,且传感器校正值(斜率)在范围内,在标准测试液中走空白, X-30采样规则下, 监测5分钟稳定数据。(备注1)

 

  1. 同一支传感器再次使用待尝试测试液、待尝试校正液1、待尝试校正液2进行校正,如果传感器可正常校正,且校正值(斜率)在规定范围内(备注2、3),即可进行下一步;如果传感器校正值(斜率)不再规定范围内,则备注4。

 

  1. 在待尝试溶液中校正值(斜率)正常,则在X-30采样规则下,在待尝试测试液中走空白,监测5分钟稳定数据。

 

  1. 若待尝试测试液中空白梯度阈值满足要求,则待尝试溶液满足系统使用要求,可正常使用。若待尝试测试液中梯度阈值不满足要求,则备注5、备注6。

 

 

备注:

1、验证待尝试溶液前必须经过标准溶液的检测,确保传感器正常工作。

 

2、校正值(斜率)及梯度阈值需符合范围,参考如下:

(1)标准斜率范围

   一价阳离子(H+、Na+、K+、NH4+):

标准溶液53~63mV/decade,尝试环境52~63mV/decade

   一价阴离子(Cl-、NO3-):

标准溶液-63~-53mV/decade,尝试环境-63~-52mV/decade

   二价阳离子(Ca2+、Mg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+):

标准溶液25~32mV/decade,尝试环境25~32mV/decade

   分子传感器:

标准溶液与尝试环境标准相同-2000~-9000pA/mM(O2)、50~90pA/mM(H2O2)、250~2000pA/mM(IAA)

(2)空白溶液梯度阈值标准:

离子:±1.5μV

分子:小于±3pA(O2)、小于±0.5pA(H2O2、IAA)

 

3、同一支传感器下,待尝试溶液校正值(斜率)与标准溶液校正值(斜率)差值范围要求:

   a.离子不超过±1 mV/decade

   b.氧分子不超过±500 pA/mM

   c.过氧化氢不超过±5 pA/mM

   d.IAA不超过±100 pA/mM

 

4、若待尝试溶液中,传感器校正值(斜率)不再规定范围内,则可更换人员再次配制溶液,重新进行尝试。

 

5、若待测溶液校正值(斜率)正常,但待测溶液空白梯度阈值不达标,需要重新更换传感器,重新进行尝试。

 

6、若尝试两次后依然无法达到要求,则需要调整待尝试溶液配方中的药品成分或者浓度配比后再次尝试。

 

7、若多次尝试后依然无法满足要求,则此配方无法使用。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


测试液成分如何确定?

测试液成分:

1.参考NISC测试液标准 v2.5 (可见附件)

2.根据样品或是研究方向、待测指标等借鉴文献中使用的溶液成分。NISC文献库

3.自行设计。

需要强调的是,无论您选择什么样的溶液成分,需要保证非损伤微测系统在此溶液环境下可以正常工作。所以只需在正式检测前,进行一个简单的预实验操作——查看此溶液对系统是否会产生影响,即可!

 

使用旭月公司设计的溶液配制小工具可以保证配制溶液的准确性!

为了提高实验效率以及得到更好的实验结果,可以选择采购旭月公司提供的溶液。

 

溶液配制视频教程:

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


样品平衡

样品 平衡时间 其他要求
叶肉细胞 4小时  
保卫细胞 1小时 需要光照,光照强度10000-15000Lux
植物根 30分钟  
其他样品 30分钟  

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-19 04:38


数据分析

数据处理方法

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:57


流速数据正负值的含义

1. 流速数据正负值的含义

1)如果是美国扬格(旭月北京)测试中心提供给您的实验结果,或是使用自己购买的非损伤微测系统所得数据,正值一律表示外排(由内向外方向流动),负值表示吸收。

2)如果是看文献,则一定要根据文献上的标注进行判断。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:58


流速数据处理基础教程 什么是“净”流速?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 09:59


离子/分子流实验波动信号数据如何处理?如何做流速数据图?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:00


离子/分子流数据如何进行筛选?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:00


快速寻找标记

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:01


离子的吸收信号与外排信号,是绝对相反的两个趋势吗?如何用数据解释这一现象?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:02


测试几组样品,有的信号特别大,如何处理?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:02


测到的样品信号“小”应如何处理?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:03


样品流速信号波动大,如何减小波动?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:04


流速数据在基线(零刻线)附近波动,这样的数据该如何使用?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:06


重复性不好,数据如何选择?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:08


一组数据中的异常值过多,剔除异常值后数据量不足,应如何处理?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:08


可否删除流速数据中间不稳定的部分,再进行前后拼接?

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:09


流速数据如何分析其规律

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:09


如何用流速云处理数据

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:12


NMT实验的数据如何取值,比如取总的平均值还是隔几个点取值,取值的原则是什么?

我们没有规定取值的原则,只是建议每三十秒的数据取一个平均值做折线图会更好看一些。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:14


SPSS软件安装报错

电脑系统缺少相关插件导致,自行去SPSS官网下载新版或者更换其他电脑进行安装。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:14


得到数据后如何进行计算?

如果是老软件1.0版本,我们会为您提供“NMT流速换算表”,方便您的换算。如果是新版本2.0以及以上版本,可以直接得出流速数据,不用换算数据。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:15


测试数据是否可以用?

如果没有经过系统的设备操作培训,无法保证数据的准确性,而且由于没有操作经验,操作时遇到的问题也没办法协助进行排查,必须要经过操作培训才行。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:15


测试数据和之前测的不一致,之前是几千,现在测的是几百

数据的差异和样品本身的状态有关,可以多做几个重复看一下。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:15


能不能发一下软件Mageflux。我们测定之后有测定结果,这个结果怎么看?另外我们在你们公司测定了一个离子,公司目前给了一个趋势图,还没有给具体数据,这个趋势图怎么看或者是说明什么问题?

Mageflux软件是很早之前计算流速数据的,现在已经停止使用了,您那边的检测软件是新版本,可以直接得出流速数据,不用再像老软件一样去换算数据了。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 04:25


文章撰写

方法学撰写参考资料

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:23


文章撰写注意事项

1. 切勿照搬NMT文章方法学撰写参考资料中全部内容,请根据您测试的实际情况填写实验细节;

2. 如果是在美国扬格(旭月北京)非损伤测试中心完成NMT测试的,系统缩写为NMT,并非SIET等其余名称。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:24


常见审稿问题

  • 传感器选择效率:以Ca2+为例,如何确定Ca2+传感器检测到的为Ca2+信号,而非其它离子的信号?

       传感器对目标离子/分子的选择效率验证,是非损伤微测系统传感器商业化流程中的重要一步。研究人员会检测传感器对溶液中包括目标离子/分子在内的常见离子的选择效率,只有当传感器对目标离子/分子的选择效率达到95%以上时,才被认为符合科研需求。

 

  • 是否为真实信号——背景信号干扰程度

       流速信号的确有可能受到背景信号的干扰,从而产生非真实的信号。实验中,可采用传感器远离样品一定距离后所采集的信号,同样品信号进行对比,以确定检测结果是否受到背景信号的干扰。

       神经元Ca2+流速检测(F2011-005)

       如上图所示,在第150s时,将Ca2+传感器远离神经元200μm,此时测得的流速数据不受样品信号影响,即为背景值。如果背景值在0线上下小幅波动,表明背景信号弱,其对样品流速信号的影响有限,可认为此时的样品信号接近于真实信号。对于根、叶等样品,均可采用此法,以验证样品信号是否受背景信号的干扰。

 

  • 离子/分子流动方向、大小与以往文献不一致——N外排信号、IAA流速数量级

       1. 为什么根部的NH4+、NO3-测不到吸收?

       NMT作为活体检测技术,可反应样品的实时生理状态。而根部NH4+、NO3-的实时流动情况会受到诸多因素的影响,如前期培养、样品处理、取样方法、测试液成分、检测位点等等。NH4+、NO3-出现无法测到吸收并非异常情况,已发表的SCI文献中也多次报道(文献编号:C2013-008),可以根据课题需要对实验体系进行调整。

    

不同基因型拟南芥根部成熟区的NO3-流速。正值为外排,负值为吸收

     下面分享几位老师对于此问题的经验及看法:

    1)中国农业科学院水稻所某老师

       a. 做NH4+、NO3-吸收动力学实验时(用测浓度技术),茶树苗一般会饥饿一周后进行检测。如果饥饿时间短,无法测到吸收也属正常情况。

       b. NH4+较NO3-容易测到吸收,因为植物对NH4+浓度比较敏感,高NH4+浓度对植物有毒害作用,所以植物吸收NH4+后,会将其转化为其它物质,保持体内较低的NH4+浓度,而NO3-则无此机制,植物体内的NO3-浓度较NH4+高,不易测到吸收。

    2)西北农林科技大学某老师

       a. 样品使用幼苗,苗龄不宜太长,切忌为了多长一些根,以便扩大样品挑选空间而错过最佳检测时间;

       b. 扩大根部检测的范围,寻找吸收位点;

       c. 尽量避免长途运输,否则样品状态会受到较大影响。

    3)海南大学某老师

       使用琼脂培养基培养的木薯,N饥饿一周,依然无法检测到NO3-吸收。虽然根毛稀少,但部分根毛可以检测到NO3-的吸收。

       2. 为什么检测到的IAA流速值的数量级与国外文献中IAA的数量级差别较大?

       旭月公司研发的IAA传感器,是世界上第一款商业化IAA传感器。其检测数据已经在SCI期刊上发表了诸多成果(C2015-019,C2016-007),准确性已经得到了国际学术界的认可。因非损伤微测技术检测的是活体样品,受各类因素影响,信号变化幅度较大。不同的实验体系,检测结果相差较大,是较为普遍的现象。

 

  • 离体检测有影响——切根、撕叶片

       任何一个技术都无法做到绝对的“无损”,非损伤微测技术也不例外。为了符合非损伤微测技术的检测要求,有时需要采用切、剖等方式,将样品暴露出来。最常见的是将植物的根切下来后再进行检测。

       1)诸多的研究成果已经侧面表明,对离体根进行检测,依然可以得到科学的结论。

       2)有学者专门设计实验,对比离体前后,不同植物根部各个离子流速的差异。结果表明,将松树、豌豆、大豆等植物的地上部分切断,在之后的80分钟内,并没有导致其根部H+,NH4+,NO3-流速产生显著的变化(F2012-004)。

       在体花旗松根与离体花旗松根根部H+,NH4+,NO3-流速的对比

 

  • 样品检测时的测试液环境并非正常生长时的培养环境,这会对流速检测结果造成影响吗?

       样品检测时所处的溶液环境即测试液,其确定的原则是:既满足课题研究需求,又符合非损伤微测系统技术的要求。

       测试液成分的设计是开放性的,研究者可以根据自己的课题需求进行设计。在正式检测前,通过非损伤微测系统判断溶液成分是否会影响到传感器,从而导致流速结果的准确性受影响。假若符合技术要求,可直接使用此测试液上机检测;如果不符合技术要求,则需调整溶液的成分再判断是否符合技术要求。总之,测试液成分的确定过程,即是在科研需求与技术要求之间,寻找一个最佳的平衡点。

       作为研究者,对于“样品检测时的测试液环境并非正常生长时的培养环境,从而无法反映正常生理状态下的流速结果”这一问题,大可不必担心。从对现有的数百篇非损伤微测技术文献统计来看,测试液成分同培养液成分相同的情况,并不多见,但这依然不能阻止非损伤微测技术研究的发展。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:48


文章发表奖励活动

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-06-24 10:33


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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 10:24


知识库首页布局介绍

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-15 08:34


知识库搜索功能介绍

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-15 08:35


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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-15 08:37


文献电子报

Food Energy Secur农科院作物所:NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

基本信息

主题:NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

期刊:Food and Energy Security

影响因子:5.242

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:TaPUB15, a U-Box E3 ubiquitin ligase gene from wheat, enhances salt tolerance in rice

作者:中国农业科学院作物研究所景蕊莲、毛新国、李巧茹

 

检测离子/分子指标   Na+、K+

 

检测样品   2周龄水稻幼苗(转基因、WT)根分生区(距根尖100 μm根表上的点)  

 

中文摘要(谷歌机翻)    

植物U-box(PUB)E3泛素连接酶在对环境胁迫和激素信号的响应中起着至关重要的作用,但在小麦(Triticum aestivumL.)中对其了解甚少。我们鉴定了一个U-box E3泛素连接酶基因TaPUB15,它在小麦栽培品种中是保守的。TaPUB15在多种组织中表达,且根部的表达量远高于其他组织。盐、脱落酸、4℃和聚乙二醇(PEG)诱导TaPUB15的转录。TaPUB15-D的过表达使转基因水稻的耐盐性得到改善,同时转基因水稻的根也增多。离子通量测定表明,转基因水稻植株的耐盐性得到改善,在盐度胁迫下保持较低的Na+/K+比值。基因表达测定表明,相对于野生型,转基因水稻中一些盐胁相关基因显著上调。转基因水稻的这些结果也在转基因拟南芥中得到了验证。我们的数据表明,TaPUB15在提高作物植物的耐盐性方面起着至关重要的作用,是未来促进耐盐小麦育种的宝贵基因资源。

 

离子/分子流实验处理       100 mM NaCl处理1 h

 

离子/分子流实验结果      

为了更好地了解Na+和K+的动态变化,使用非损伤微测技术(NMT)来监测转基因和WT水稻根尖的Na+和K+流速。100 mM NaCl处理1 h后,所有测试的幼苗均显示出Na+外排。Na+在转基因水稻中的外排速率远高于WT(图1a)。同时,转基因水稻幼苗显示出K+内流,野生稻幼苗显示出K+外排(图1b)。因此,TaPUB15-D在水稻中的过表达明显增加了在盐胁迫下保K+和排Na+的能力。较低的Na+/K+比值确保转基因植株在高盐度条件下具有更好的耐盐性。

 

 

其他实验结果      

3个TaPUB15同源基因均高度保守。TaPUB15-D定位在细胞核和细胞质中。TaPUB15在幼苗根系表达量最高,其次是幼苗叶片、抽穗期根系和萌发期和幼苗期的根基部。在抽穗的节、茎和旗叶中表达量最低。在250 mM NaCl、50 μM ABA和4°C低温处理下,TaPUB15被强烈激活,但在16.1% PEG处理下TaPUB15被激活程度较低。TaPUB15-D过表达导致转基因水稻的根更长、更多。TaPUB15-D在水稻中的过表达增强了其耐盐性。转基因株系中OsP5CS1的转录水平与WT相比增加了近4倍。钾转运基因OsHKT1;1的表达被盐胁迫显著诱导。TaPUB15-D的过表达减少了Na+的积累,使水稻转基因株系在盐碱条件下保持相对较低的Na+/K+比值。TaPUB15-D的过表达增强了转基因拟南芥的耐盐性。  

 

结论    

作为世界上广泛种植的谷类作物,小麦是人类的主食,在全球粮食安全中起着至关重要的作用,但高盐,干旱和其他非生物胁迫严重限制了小麦的高产和稳产。为了应对非生物胁迫,植物物种已经进化出多种响应机制。本研究发现了一个U-box E3泛素连接酶基因TaPUB15,它可以改变转基因水稻的根系结构,使其根系更深、更多,提高水稻和拟南芥的耐盐性。因此,TaPUB15是一种有价值的基因资源,可以用于提高小麦的耐盐性,也可能用于其他作物。

 

测试液       0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, pH 5.7

 

仪器采购信息      

据中关村NMT产业联盟了解:中国农业科学院茶叶研究所于2015年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分别于2018年、2020年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1002/FES3.250

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:04


兰大王锁民:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐丨NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐

期刊:Plant and Soil

影响因子:3.259

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Aliphatic suberin confers salt tolerance to Arabidopsis by limiting Na+influx, K+efflux and water backflow

作者:兰州大学王锁民、王沛

 

检测离子/分子指标  

Na+,K+

 

检测样品

拟南芥(WT和cyp86a1突变体)根,距根尖顶端600-800 μm的根表上的点

 

研究背景(来源:兰州大学官网)      

土壤盐渍化是严重制约植物生长和作物产量的主要非生物因素之一。耐盐机制的研究有助于改良植物的抗逆性,对农牧业生产及生态环境的恢复具有重要意义。   相对于盐生植物,非选择性的Na+吸收是大多数甜土植物对盐敏感的重要原因,在根系内皮层细胞壁上,一类保护性屏障木栓质被认为在限制Na+吸收方面发挥着重要作用,但其作用机制尚不明确。王锁民教授团队联合兰州大学萃英讲席教授、加拿大卡尔顿大学Owen Rowland教授团队,发现模式植物拟南芥中根内皮层木栓质能限制Na+通过跨细胞途径而非质外体途径流入维管组织,同时减少水分和K+向土壤的回流,从而赋予植物较强的耐盐性。

 

离子/分子流实验处理方法      

5周龄水培拟南芥,用50 mM NaCl处理7d

 

离子/分子流实验结果      

在对照条件下,野生型和cyp86a1突变体的根中有净Na+内流,但在50 mM NaCl处理下,净Na+流速转为外排(图1a-b)。当用50 mM NaCl处理时,cyp86a1突变体根中的净Na+外排比野生型根中的Na+外排显着降低了38.5%(图1b)。没有NaCl处理时,野生型和cyp86a1均存在净K+内流,尽管cyp86a1根中的K+内流速率比野生型低(图1c-d)。NaCl处理在野生型和cyp86a1根中均引起K+外排,但加入50 mM NaCl后,cyp86a1根中的净K+外排量比野生型中的K+外排量高1.96倍(图1c-d)。

 

其他实验结果      

CYP86A1的敲除突变增加了拟南芥对盐胁迫的敏感性。NaCl诱导野生型植物中CYP86A1的表达和木栓化。CYP86A1的突变改变了盐胁迫下离子的积累。cyp86a1根的其他阳离子的渗漏量均高于野生型植物的根。cyp86a1中的质外体示踪剂流量不超过野生型。CYP86A1的突变改变了拟南芥根的渗透系数。

 

结论      

与野生型植物相比,cyp86a1的脂肪族木栓质缺乏导致盐胁迫下离子和水更容易穿过内皮层,更多的Na+通过跨细胞径向转运途径进入中柱并最终到达叶片。这些额外的Na+对植物是有毒的,由于叶片K+的减少,增加了从根部通过细胞外屏障的外排,从而增强了毒性。

 

离子流实验使用的测试液      

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH6.0

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s11104-020-04464-w

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:17


北京林大陈少良:REM6.5 激活质膜质子泵促植物耐盐|NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:REM6.5 激活质膜质子泵促植物耐盐

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Populus euphraticaremorin 6.5 activates plasma membrane H+-ATPases to mediate salt tolerance

作者:北京林业大学陈少良、张会龙    

 

检测离子/分子指标

Na+,H+,K+      

 

检测样品

7日龄拟南芥(WT和转基因)根分生区(距根尖200µm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)      

Remorins(REM)在植物适应不利环境的能力中起着重要作用。PeREM6.5是胡杨,耐盐杨树中REM家族的一种蛋白质,是由愈伤组织,根和叶中的NaCl胁迫诱导的。我们从胡杨假单胞菌中克隆了全长PeREM6.5,并将其转化为大肠杆菌和拟南芥。PeREM6.5重组蛋白显着提高了胡杨质膜(PM)囊泡中的H ATPase水解活性和H+转运活性。酵母杂交分析表明,胡杨REM6.5与RPM1相互作用蛋白4(PeRIN4)相互作用。PeRI N4重组蛋白增强了PeREM6.5诱导的PM H+-ATPase活性的增加,在拟南芥中PeREM6.5的正向表达在存活率,根生长,电解质渗漏和丙二醛含量方面显着提高了转基因植物的耐盐性。过表达PeREM6.5的拟南芥植物在体内和体外试验中均保持较高的PM H+-ATPase活性。由于H+-ATPases促进了Na的挤出,PeREM6.5转基因植物的Na积累减少,而且H+泵引起了血浆膜的每极化,降低了盐碱化根系PM中去极化激活通道介导的K+损失,因此,我们得出以下结论:帽子PeREM6.5调节了PM中的H+-ATPase活性,从而增强了植物在盐度下保持离子稳态的能力。  

 

离子/分子流实验处理方法      

(1)125 mM NaCl处理12小时

(2)500 μM钒酸钠处理20分钟

 

离子/分子流实验结果      

使用NMT技术,在低Na+测试液中记录了来自对照和盐处理植物根部的Na+外排。NaCl处理(12 h)导致所有测试株系的Na+外排显著增加(图1A)。转基因植物在NaCl处理后表现出比WT植物更高的Na+外排(图1A)。在所有测试株系中,NaCl均增加了K+的外排,但WT中的K+损失高于转基因植物(图1B)。

在NaCl处理下,H+由内流转为外排,转基因植物中的H+外排显着高于野生型植物(图2A)。但是,盐诱导的H+外排被质膜(PM)H+-ATPase的特异性抑制剂钒酸钠消除(图2A)。该结果表明盐诱导的H+外排是由H+泵活性增加引起的。H+外排在转基因植物中更为明显的事实表明,转基因植物在NaCl胁迫下仍具有较高的H+泵活性。 PeREM6.5-转基因植物的根在盐胁迫下表现出比野生型植物的根更高的PM超极化(-63±2 mV),尽管在无对照植物中膜电位相似(-82±3 mV;图2B)。膜电位越负,说明PM中的H+泵活性越高。  

对PeREM6.5-转基因拟南芥中分离的PM囊泡进行了PM H+-ATPase活性的体外测定。与野生型相比,转基因植物通常表现出更高的ATP水解活性(2.1倍;图2C)。因此,PeREM6.5上调了转基因株系中PM H+-ATPase的活性。这一发现与转基因拟南芥根系中H+转运活性增加的体内协调一致(图2A)。综上所述,PeREM6.5可以提高转基因拟南芥中PM H+-ATPase的活性。

 

其他实验结果      

无论NaCl浓度如何,胡杨PeREM6.5在愈伤组织、根和地上部分均对NaCl胁迫有响应。 从胡杨叶中克隆了PeREM6.5的cDNA全长1130bp。PeREM6.5氨基酸序列与populus trichocarpa(PtREM)的相似性高。结构分析预测PeREM6.5蛋白质是典型的Remorin-C结构域。 共聚焦激光扫描显微镜结果表明,PeREM定位于PM和细胞质。此外,PeREM6.5与PM标记FM4-64部分共定位,表明PeREM6.5是与PM相关的蛋白质。

PeREM6.5与PeRIN4相互作用,提高胡杨PM H+-ATPase的酶活性。半定量逆转录PCR和RT-qPCR显示,OE2、OE15和OE21表达的PeREM6.5转录水平高于其他株系。PeREM6.5过表达提高了拟南芥的耐盐性。盐处理(12h)显著增加了所有试验株系的根细胞内Na+浓度。然而,转基因株系中的Na+特异性荧光低于野生型。与盐渍化根相比,在对照条件下荧光强度几乎无法检测。

 

结论      

基于我们的研究结果,我们得出结论:PeREM6.5介导了胡杨的H+泵活性。盐处理诱导了胡杨中REM6.5的表达,编码蛋白与PeRIN4相互作用,稳定了H+-ATPase复合物,从而提高了PM H+-ATPase的活性。因此,PeREM6.5-PeRIN4-蛋白复合物激活的H+-泵通过Ca2+-SOS途径促进Na+/H+反转运。此外,活化的PM H+-ATPase保留较少的去极化PM,限制K+通过DA-KORC和DA-NSCC外排。结果表明,盐碱环境下胡杨属植物保持了K+/Na+的动态平衡。  

 

离子流实验使用的测试液      

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM NaCl, 2.5% sucrose, pH 5.8

 

文章原文:https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/40/6/731/5775609

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:36


PP:外生菌根提升植物耐盐能力的新机理 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Paxillus  involutus Strains MAJ and NAU Mediate K/Na Homeostasis in Ectomycorrhizal Populus × canescens under Sodium Chloride Stress        

 

土壤盐渍化限制了农林业的生产。接种外生菌根(EM)真菌能够提高盐渍环境中林木的生物量。EM增加矿质营养吸收,减少对Na+的吸收。Paxillus involutus菌株MAJ和NAU是高度耐盐的真菌,增加盐胁迫下K+的吸收。    

另外,EM增加共生期间根部的Ca2+,Ca2+调节盐胁迫下的K+/Na+平衡,但是植物如何通过EM增加Ca2+影响K+/Na+平衡的相互关系仍不清楚,即EM真菌如何帮助植物耐盐。    

本研究使用非损伤微测技术测定了杨树根部和外生菌根真菌的H+、Na+、K+和Ca2+的离子图谱,发现EM改变植物在盐胁迫下的Ca2+流速,减少K+外流,促进H+吸收和Na+排出,即EM调节盐敏感杨树的K+/Na+平衡,进而提高杨树的抗盐性。                

图注:NaCl对杨树根部H+流的影响。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:44


山师EEB:囊泡运输相关蛋白LbSYP61参与二色补血草泌盐 | NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:囊泡运输相关蛋白LbSYP61参与二色补血草泌盐

期刊:Environmental and Experimental Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The SNARE protein LbSYP61 participates in salt secretion in Limonium bicolor  

作者:山东师范大学戎均康、王宝山、陈敏、Chaoxia Lu    

 

检测离子/分子指标

Na+    

 

检测样品

二色补血草第六个叶片    

 

中文摘要(谷歌机翻)    

土壤盐渍化是一个全球性问题,抑制了植物的生长并限制了作物的产量。盐生植物通过盐腺分泌过量的盐,从而避免了盐在其细胞内的过度积累,并保护了自己免受盐相关损害的伤害。但是,尚不清楚通过盐腺分泌盐的分子机制。在这里,我们使用布雷菲德菌素A(BFA),一种高尔基体介导的细胞分泌的特异性抑制剂,通过叶盘法和非侵入式测微法检测双色网状嗜盐菌柠檬酸中囊泡运输是否参与盐的分泌。实际上,在200μg/ ml BFA处理后,盐腺中的盐分泌被显着抑制,盐腺中的高尔基体被破坏,酸性磷酸酶活性被显着抑制。为了进一步检查囊泡运输在盐分泌中的作用,我们使用病毒诱导的基因沉默(VIGS)下调编码反式高尔基体定位的可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNARE)蛋白LbSYP61的基因。使LbSYP61沉默后,双色乳杆菌通过盐腺分泌盐的能力也显着降低。这些结果提供了直接的证据,表明水泡运输通过盐腺参与了盐的分泌,而水泡运输相关蛋白LbSYP61在此过程中起着重要作用。

 

离子/分子流实验处理方法    

Control: 霍格兰营养液培养28 d (0 mM NaCl)

NaCl: 200 mM NaCl

NaCl + DMSO(二甲基亚砜): 200 mMNaCl + 4% DMSO

NaCl + BFA(布雷菲德菌素): 200 mM NaCl +200 μg/ml BFA

NaCl – BFA: NaCl + BFA-treated samples transferred to 200 mM NaCl without BFA

 

离子/分子流结果    

为了进一步证实200μg/mL BFA能显著抑制盐腺的分泌活性,采用NMT技术直接测定了二色补血草叶表皮单个盐腺的Na+分泌速率。在用200mM NaCl处理的叶片后,单个盐腺体的Na+分泌速率增加到对照的28.5倍左右。4% DMSO处理对Na+分泌率无影响,但添加BFA使Na+分泌速率仅为200mM NaCl溶液处理的5.8%。将经BFA处理的叶子转移至不含BFA的200 mM NaCl中,Na+分泌率显著增加,达到200mM NaCl处理的44.7%。因此,囊泡抑制剂BFA可逆地影响盐腺的盐分泌。

 

其他实验结果    

BFA明显抑制盐分泌。分泌液中酸性磷酸酶活性的丧失进一步表明盐的分泌是通过囊泡转运发生的。BFA引起盐腺细胞器的超微结构改变。LbSYP61在200 mM NaCl处理下相对表达变化最大。 LbSYP61是一种典型的高度保守的Qc-SNARE蛋白。LbSYP61基因敲除导致盐分泌减少。

 

结论    

经200μg/mL BFA处理后,通过盐腺的盐分泌被显著抑制,盐腺中的高尔基体被破坏,酸性磷酸酶活性被显著抑制。为了进一步研究囊泡转运在盐分泌中的作用,我们使用VIGS来下调编码反高尔基体定位的SNARE蛋白的LbSYP61基因。沉默LbSYP61后,二色补血草通过盐腺分泌盐的能力也显著降低。这些结果为囊泡转运参与盐腺分泌提供了直接证据,而囊泡转运相关蛋白LbSYP61在这一过程中起着重要作用。

 

离子流实验使用的测试液    

0.15 mM KCl,0.1 mM NaCl,0.15 mM CaCl2, 0.3 mM MES,pH 6.0  

 

文章原文:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104076

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:54


EEB:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

基本信息

主题:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

期刊:Environmental and Experimental Botany

标题:The loss of RBOHD function modulates root adaptive responses to combined hypoxia and salinity stress in Arabidopsis

作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,扬州大学Wang Feifei    

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+、Cl-    

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距根尖0.4 mm根表上的点)和成熟区(距根尖5 mm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)    

自然界中的盐分胁迫通常伴随着土壤涝。施加的约束这种额外的胁迫对从根到芽的Na+和Cl-转运具有深远的影响,因此影响某些基本离子(例如K+或Ca2+)的稳态并影响植物的生长。但是,其基本机制仍然未知。在这项研究中,我们使用了生理学(离子通量测量MIFE)和成像(荧光染料)技术的比较调查呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(RBOHD)在糖尿病中的作用拟南芥根对盐度和低氧胁迫的综合反应。我们发现与单独的盐胁迫相比,胁迫对植物的损害更大,而rbohD突变体对盐的损害更大。与野生型(WT)相比,对两种处理均敏感。轻度缺氧应激(根系暴露到N2球形溶液中48  h)减少了盐度对N2强度的有害影响NaCl诱导的野生型根系钾离子流失;但是,在rbohD突变体。在盐处理过的植物中,缺氧的发生导致Na+和Cl-的吸收增加缺乏功能性RBOHD蛋白但不是野生型的植物。rbohD突变体缺乏胁迫下H2O2产生的能力并比WT积累更多的Ca2+和Na+盐度和综合压力。这些结果表明RBOHD在下游Ca2+信号和H2O2产生的调节,从而影响植物离子动态平衡,缺乏功能性RBOHD蛋白会损害植物的抗逆能力在盐度和综合压力下尽量减少Na+的积累。

 

离子/分子流实验处理方法    

(1)10日龄拟南芥幼苗(Col-0 and rbohD),在对照和低氧胁迫下(48 h incubation in N2-bubbled solution),50mM NaCl瞬时胁迫,测K+流速。

(2)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定Na+和Cl-流速。

(3)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定K+和Ca2+流速。  

 

离子/分子流结果    

在WT和rbohD突变体中,瞬时盐胁迫在根系伸长区和成熟区都诱导了显著的K+外排(图2A,B),伸长区的反应更强。在任何一个区域,rbohD和WT之间的K+损失没有显著差异(P<0.05)(图1A,B)。当幼苗在轻度缺氧条件下预处理,NaCl诱导的K+外排在WT植株的成熟区显著减弱,而rbohD植株的成熟区则不明显(图1D)。在伸长区,基因型之间没有这种差异(图1C)。然而,在rbohD和WT植物中,轻度缺氧预处理使NaCl诱导的K+从伸长区外排量减少了约2倍(图1A,C)。      

图1  

在用50 mM NaCl处理的根中,低氧导致rbohD突变体根部的净Na+和Cl-吸收瞬时增加(图2)。除了成熟区低氧诱导的Na+吸收外,WT根中没有观察到这种效应(图2B)。WT根中的净Na+内流量也显著低于rbohD突变体(图2B)。在这两个区域中,没有测量到对低氧处理响应的净K+流速的显著变化(图3A,B),并且低氧胁迫的开始引起了两个区域向瞬时净Ca2+流出的转变(图3C,D),两个基因型之间没有显着差异。然而,盐胁迫48h后,WT比rbohD突变体在伸长区有更多的Ca2+内流(图3C)。      

图2    

图3

 

其他实验结果    

盐分和低氧复合胁迫比盐胁迫对植物造成的危害更大。在盐胁迫和复合胁迫下,rbohD的H2O2产生受到干编码ROS产生、离子转运蛋白、ABA反应蛋白和缺氧反应蛋白的关键基因受到RBOHD突变的不同调控。

 

结论    

我们的研究结果表明,RBOHD蛋白活性的丧失增加了植物对缺氧和盐分胁迫的敏感性,这是由于H2O2的产生减少,降低了植物在盐分和复合胁迫下保持K+和减少Na+积累的能力。

 

离子流实验使用的测试液    

0.5 mM KCl , 0.1 mM CaCl2, pH 5.6

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847218315211

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:01


EEB林科院亚林所卓仁英:沙柳致病蛋白抑制植物耐盐能力 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:

Pathogenesis-related protein PR10 from Salix matsudana Koidz exhibits resistance to salt stress in transgenic Arabidopsis thaliana    

 

致病相关(PR)蛋白参与植物防御,其具有多种功能适应性,有助于抵抗各种病原体、提高环境胁迫耐受性。沙柳是一种生长迅速的柳树品种,可以耐受许多不利环境。    

 

中国林科院亚热带林业研究所卓仁英研究员课题组在Environmental and Experimental Botany上发表了一篇文章,题目为“Pathogenesis-related protein PR10 fromSalix matsudanaKoidz exhibits resistance to salt stress intransgenicArabidopsis thaliana”,主要探究PR蛋白在植物耐盐机制中起到的作用。    

 

前期的比较蛋白质组学分析表明:沙柳PR蛋白(SmPR10)较为丰富,经过100 mM NaCl处理后表达上调。本实验以沙柳为材料,克隆并鉴定了SmPR10基因,以验证其在耐盐性中的作用。SmPR10的氨基酸序列与紫苏柳和毛白杨的PR蛋白的序列同源性分别为98%和93%。SmPR10定位在拟南芥原生质体的胞质中,根的转录及蛋白水平较高,且100mM NaCl处理后表达上调。免疫定位分析发现,韧皮部纤维细胞和根木质部中特异性的检测到SmPR10。而且,SmPR10的异质过表达提高了转基因拟南芥的耐盐性,具体表现在根长度、根数量、Na+流速、以及叶绿素含量、MDA含量、电导率等生理参数及SOD和POD酶活性水平。

 

 

拟南芥根部Na+流检测图

 

对照组、盐胁迫组拟南芥根部Na+流结果。正值表示外排

 

其中,Na+流速利用基于非损伤微测技术进行检测,发现正常条件下,转基因组与野生对照组的Na+外排相似。但是,100mM NaCl处理后,转基因组的Na+外排明显增加。这说明:相比于野生型,SmPR10过表达幼苗根部的Na+外排能力更高,从而更加耐盐。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:13


中国农科院:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐 | NMT农作物耐盐创新科研平台

基本信息

主题:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐

期刊:The Crop Journal

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Mutagenesis revealsthat the rice OsMPT3 gene is an important osmotic regulatory factor

作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、黄升财    

 

检测指标

Na+、K+、Ca2+    

 

检测样品

水稻根根毛区(距根尖10mm的根表上的点)

 

离子流实验处理方法    

将2周龄幼苗(WT和突变体)置于含有120mmol·L-1NaCl的霍格兰营养液中24h。

 

离子流结果    

当幼苗在适宜的培养液中生长时,mpt30突变体和WT在根尖伸长区的Na+流速呈现出相似的变化趋势,但mpt30突变体在8.5min后表现出比WT更低的Na+外排量(图a)。当幼苗在120mmol·L-1NaCl溶液中暴露时,mpt30突变体和WT均表现出逐渐增加的Na+外排趋势,但与WT相比,突变体在根尖伸长区的Na+外排速率显著降低(图b)。与Na+相比,突变体和WT在良好的培养条件下都表现出K+在伸长区的内流,并且突变体的K+内流速率明显高于WT(图c)。盐胁迫下,mpt30突变体的K+流速由内流转化为外排,而WT中K+的内流速率逐渐降低,并在9min后表现出明显的外排(图d)。当水稻幼苗在适宜的溶液中生长时,突变体和WT都表现出随时间逐渐减少的Ca2+外排,但是mpt30突变体显示出相对于WT显著增加的Ca2+外排速率(图e)。盐胁迫下,突变体和WT的Ca2+流速分布呈现相似的趋势,mpt30和WT的Ca2+外排速率均显著高于良好培养(图f)。 无论是在适宜培养还是盐胁迫下,mpt30突变体的根尖Na+净流速均显著低于WT。在良好培养条件下,突变体中Na+的平均外排量下降了76.7%,在盐胁迫下下降了60.2%(图g)。与Na+相反,在良好培养条件下,K+呈内流趋势,突变体的平均K+内流速率高于WT。然而,在盐胁迫下,WT中的K+呈现内流,而mpt30突变体则表现出K+外流(图h)。盐胁迫增加了突变体和野生型水稻的Ca2+外流;然而,无论是在适宜条件下培养还是在NaCl胁迫下,mpt30突变体的Ca2+净外排量都比WT净外排量高(图i)。        

Fig.3–Flux profiles of Na+, K+and Ca2+in roottip elongation zones of 7-day-oldrice seedlings. (a)Net Na+fluxes under favorable culture. (b) Net Na+fluxes under culture with a 120 mmol·L-1NaCl solution. (c) Net K+fluxes under favorable culture. (d) Net K+fluxes under salt stress.(e) Net Ca2+fluxes under favorable culture. (f) Net Ca2+fluxes under culture with a solution of 120 mmol·L-1 NaCl. Net effluxes areindicated by positive and net influxes by negative values. (g) Mean Na+flux. (g) Mean K+flux. (i) Mean Ca2+flux. WT, wildtype.

 

其他实验结果    

OsMPT3;1与OsMPT3;2是同源基因。突变体对盐胁迫的耐受性更低。在盐胁迫下,OsMPT3s基因的突变下调了ATP酶基因的表达。突变体叶片中ATP、P、K+、Na+和Ca2+的分布发生了变化。突变体对ATP表现出较高的敏感性。突变体能引起转录水平的改变。OsMPT3;2基因的突变改变了差异代谢物的分布。        

 

结论    

OsMPT3基因调节了盐胁迫下水稻磷转运和ATP合成的能量供应,引发了参与渗透调节的离子和代谢物积累的变化,从而提高了水稻的耐盐性。本研究证明了CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物功能基因研究中的有效应用。

 

离子流实验使用的测试液    

1.0 NaCl,0.1 CaCl2,0.1 KCl,pH 5.8    

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514120300313

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:17


J Exp Bot:调节拟南芥盐耐受性的新SOS通路 | NMT植物耐盐创新平台

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主题:调节拟南芥盐耐受性的新SOS通路

期刊:Journal of Experimental Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The protein kinase complex CBL10–CIPK8–SOS1 functions inArabidopsis to regulate salt tolerance 作者:海南大学江行玉、周扬 doi:10.1093/jxb/erz549    

 

检测指标

Na+    

 

检测样品

拟南芥(WT和cipk8突变体)叶肉组织

 

离子流实验处理方法    

7日龄的拟南芥幼苗在含有100 mM NaCl的MS平板中生长24小时

 

Na+流结果    

经NaCl处理的WT和cipk8突变体叶片均表现出Na+外排特征。比较分析表明,盐胁迫条件下野生型叶片的Na+外排速率比cipk8突变体叶片快5倍。

 

其他实验结果    

CIPK8和SOS1共定位于细胞质。CIPK8基因在不同组织中均有表达,但存在差异,并且其表达受盐胁迫的诱导。T-DNA的插入完全消除了CIPK8基因在cipk8植物中的表达。CIPK8和SOS2的缺失使sos2cipk8双突变体对盐胁迫高度敏感。重表达CIPK8足以部分恢复cipk8或sos2cipk8的耐盐能力。CIPK8可以直接与CBL1、CBL5和CBL10相互作用。在由CBL10、CIPK8和SOS1组成的SOS途径分支中,这三个基因的功能缺失突变导致对NaCl处理的敏感性增加。CBL10-CIPK8复合物正调控SOS1-Na+/H+逆向转运蛋白活性,CBL10-CIPK8-SOS1途径能有效地促进盐胁迫下酵母细胞对过量Na+的转运。当拟南芥暴露于盐度增加的条件下时,CBL10-CIPK8通过磷酸化SOS1 C端的相同调节位点(S1136和S1138)激活SOS1。

 

结论    

CIPK8在其自身启动子的驱动下普遍表达于根部,因此CIPK8可能在除维管束组织外的其他部位调控SOS1同源物介导的Na+外排。根表皮与中柱间相互平衡的Na+外排活性可由两条不同的途径(分别依赖CIPK8和SOS3)来控制,这可能是促进植物耐盐性的关键因素。然而,关于CIPK8和SOS3依赖型通路之间关系的假设需要进一步研究。

 

离子流实验使用的测试液    

0.5 mM NaCl,pH5.8    

 

文章原文:https://academic.oup.com/jxb/article/71/6/1801/5671711

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 05:34


Hortic Res:NMT结合根系转基因技术快速验证耐盐基因功能

基本信息

主题:NMT为磷脂丝胺酸合成酶调控作物耐盐提供直接证据

期刊:Horticulture Research

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Overexpression ofphosphatidylserine synthase IbPSS1 affords cellular Na+homeostasisand salt tolerance by activating plasma membrane Na+/H+antiportactivity in sweet potato roots

作者:江苏师范大学孙健、李宗芸    

 

检测指标

Na+、H+、Ca2+    

 

检测样品

甘薯幼苗的转基因根(TRs)以及WT和转基因株系的不定根(ARs)

 

离子流实验处理方法    

4.1预处理

①200 mM NaCl处理24小时,检测TRs和ARs伸长区(距根尖1.5、2.0、3.0 mm的根表上的点)和成熟区(距根尖10、12、15 mm的根表上的点)Na+和H+流速。

②检测WT和转基因株系伸长区和成熟区在200mMNaCl处理9d的Na+流速。

③检测150mM NaCl胁迫WT和转基因系根伸长区(距根尖2mm的根表上的点)的Ca2+流速。

④外源血磷脂酰丝氨酸(LPS)预处理的WT,在NaCl胁迫48h后,测定根系伸长区Na+流速

⑤LPS预处理的WT,在NaCl处理10min后,测定根伸长区(距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的点)Ca2+流速。

⑥LPS预处理的WT,测定10mM H2O2处理,根伸长区(距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的点)Ca2+流速。

 

4.2瞬时处理

①150 mM NaCl和10 mM H2O2瞬时处理 TRs和ARs伸长区(距尖端2 mm的根表上的点)记录Ca2+流速。

②10mM H2O2瞬时处理WT和转基因植株根伸长区(距尖端2 mm的根表上的点)记录Ca2+流速。

 

 Na+、H+、Ca2+流结果        

5.1IbPSS1过表达甘薯根系细胞Na+稳态改变 在NaCl(200mM)胁迫24h后,ARs和TRs的所有被测根区(伸长区和成熟区)都显示出明显的Na+外排(图1A),而在TRs中观察到比ARs更明显的Na+外排。TRs两个根区的平均Na+外排速率分别比ARs高2.5倍和2.3倍(图1A、B)。相应地,在ARs和TRs的两个根区记录到明显的H+内流(图1C)。与Na+外排相似,TRs两个根区的H+内流明显高于ARs(图1D)。在没有NaCl胁迫的情况下,ARs和TRs之间没有观察到Na+或H+流速的差异(数据未展示)。这些结果表明,IbPSS1过表达通过激活PM-Na+/H+逆向转运体活性来抑制细胞Na+的积累。

5.2IbPSS1在甘薯根中的过表达增强了PM-Ca2+通道对NaCl和H2O2的敏感性

为了研究IbPSS1对盐渍甘薯根系Ca2+转运的影响,我们测定了NaCl诱导的瞬时Ca2+流速。NaCl(150mM)在ARs的伸长区诱导了一个瞬时且逐渐减少的Ca2+外排,在NaCl处理20min后恢复到对照水平(图2A)。我们没有观察到盐胁迫下ARs中Ca2+内流明显增加。然而,NaCl诱导TRs伸长区的Ca2+外排量远低于ARs(图2A)。在TRs中,我们观察到添加NaCl后,从0分钟到10分钟,NaCl诱导的Ca2+外排逐渐减少,并且在NaCl处理10分钟后,Ca2+流出明显转变为Ca2+内流(图2A)。这些结果清楚地表明IbPSS1的过表达增强了甘薯根PM- Ca2+通道对NaCl胁迫的敏感性。 我们进一步比较了H2O2诱导的ARs和TRs伸长区的Ca2+流速。H2O2(10mM)诱导了ARs中Ca2+的立即内流。H2O2处理下的平均Ca2+内流速率达到23 pmol cm-2s-1(图2B)。H2O2诱导TRs伸长区Ca2+内流较ARs明显。TRs中的平均Ca2+内流率达到60 pmol cm-2s-1(图2B)。这些结果表明,在TRs中PM-Ca2+通道对H2O2的敏感性也增强。

5.3IbPSS1过表达提高转基因甘薯的耐盐性

为了确定IbPSS1是否能在整个植株水平上提高耐盐性,三个具有最高IbPSS1转录水平的再生转基因系(L11、L17和L19)被用于进一步的生理特性鉴定。对WT和IbPSS1转基因苗进行NaCl(200mM)处理9天。结果发现,三个转基因品系盐渍根的伸长区和成熟区的Na+净外排量显著高于野生型(图3G)。此外,在IbPSS1高表达幼苗的根部,PM-Ca2+渗透通道对NaCl和H2O2的敏感性增强(图3H,J)。

在NaCl(200mM)胁迫48h后,LPS预处理的WT根系伸长区Na+外排量比未处理的增加了65%(图3C)。此外,由NaCl胁迫(150mM;在NaCl处理10 min后开始测量Ca2+流速;图3D)和H2O2(10 mM;H2O2处理后立即开始测量Ca2+流速;图3E)诱导的平均Ca2+内流速率在LPS预处理的根中比未处理的根增强更多。

 

其他实验结果    

IbPSS1参与了磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)的合成。高效甘薯根系转基因体系可以有效地用于确定相关基因在介导甘薯根系Na+稳态中的作用。IbPSS1过表达在全株水平上提高了转基因甘薯的耐盐性。

 

结论    

IbPSS1通过促进根系Na+稳态和Na+外排来增强甘薯的耐盐性,而后一过程可能是通过PS增强根内Ca2+信号来控制的。

 

离子流实验使用的测试液

0.5 mM NaCl,0.1 CaCl2,pH 6.0

 

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41438-020-00358-1

 

讲解视频:

NMT结合根系转基因技术快速验证基因功能(上)

NMT结合根系转基因技术快速验证基因功能(下)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 06:02


Plant Cell Environ:NMT为褪黑素改善植物耐盐能力提供直接证据 | NMT农作物耐盐创新科研平台

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主题:NMT为褪黑素改善植物耐盐能力提供直接证据

期刊:Plant Cell Environment

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Melatonin improves rice salinity stress tolerance by NADPH oxidase-dependent control of the plasma membrane K+transporters and K+homeostasis

作者:河南农业大学赵全志、刘娟    

 

检测指标 K+、Ca2+    

 

检测样品

1)水稻根伸长区(距根尖1.2-1.5 mm)

2)水稻根成熟区(距根尖12-15mm)

3)拟南芥伸长区(距根尖0.5 mm)

 

离子流实验处理方法    

1)预处理实验 用不同浓度的褪黑素(0、10、20、50、100μM)处理水稻根,处理时间分别为0、1、12、24、48h,然后暴露于含有100 mM NaCl的BSM溶液中1h,以达到稳定的K+外流水平。然后从根系伸长区测量稳态K+流速约2min。

2)瞬时处理实验 在对照条件下测量5分钟的净流速,然后

①盐处理(100mM NaCl),检测水稻根伸长区和成熟区的K+流速

②氧化应激处理(10 mM H2O2或0.3 mM CuCl2+1mM Na-ascorbate, Cu/A),检测水稻根伸长区的K+和Ca2+流速

③盐处理(100mM NaCl),检测拟南芥野生型Col-0,atrbohD和atrbohF突变体5日龄幼苗根系伸长区的K+流速

检测25min。

 

K+流 Ca2+流结果  

用不同浓度的褪黑素(0、10、20、50和100μM)预处理水稻根24小时,或用20μM褪黑素预处理不同的时间(0、1、12、24和48 h)。褪黑素以剂量和时间依赖的方式降低了盐诱导的水稻根部伸长区的K+流出(图1a,b)。最有效的组合是20μM褪黑素预处理24小时;这种结合用于水稻的所有进一步研究。

然后,我们研究了在褪黑素(Mel)预处理的根中瞬时NaCl处理的K+流速动力学。向容器中添加100 mM NaCl会导致水稻植物的伸长区和成熟根区大量的K+流出(图2a,c)。根区之间的K+流出量显着不同,其中伸长区中的K+流出量比成熟区中的K+流出量高一个数量级。与非褪黑素预处理(Mock)相比,褪黑素预处理显着降低了两个根部区域的盐诱导的K+流出(图2)。未经处理的根,伸长和成熟根区的平均K+流出值分别为1,529和205 nmol m-2s-1,而经过预处理的根,分别为632和78 nmol m-2s-1。所有这些结果表明,褪黑激素能够使水稻根部更好地保留K+,其中主要作用是在伸长区中观察到。

为了评估褪黑素对氧化胁迫下根系反应的影响,测量了10 mM H2O2和羟基自由基(由Cu/A混合物生成)处理前后根伸长区的瞬时K+和Ca2+流速。在伸长区,外源Cu/A(0.3/1mM)诱导大量K+外流(图3b);用褪黑素预处理的根使其减少了近3倍。Mel预处理的根和Mock对照对10mMH2O2处理的反应无显著性差异(图3a)。

ROS引发的K+跨质膜(PM)外流通常伴随着植物根部的Ca2+内流,这种ROS诱导的Ca2+吸收量与小麦和大麦的耐盐性呈负相关。因此,我们测量了PM-Ca2+渗透通道对10mM H2O2和Cu/A的敏感性(图3)。结果反映了K+流速的结果(图5c,d)。两种处理均引起根伸长区瞬时净Ca2+吸收。褪黑素预处理已使根Ca2+渗透性离子通道对羟基自由基显着脱敏(Cu / A处理;图3d),而对10 mM H2O2处理的反应没有显著差异(图3c)。

DPI治疗显著消除了褪黑素对盐诱导的K+外流的有益影响(图2b,d)。证实了这些药理学发现,研究了在其中的ROS受到显着抑制的拟南芥突变体atrbohD和atrbohF,以评估盐分条件下褪黑素介导的K+流速在根伸长区中与特定NADPH氧化酶同工型之间的可能因果关系(图 4)。与野生型拟南芥Col-0相比,在atrbohD和atrbohF植株中,NaCl诱导的净K+流出量更大。在atrbohD和atrbohF中,褪黑素预处理对K+流速的改善作用在野生型植物(图4a)中完全消失(图4b-d)。综上所述,这些结果表明,盐胁迫下褪黑素诱导的K+保留增强需要RBOH依赖的ROS信号。

 

其他实验结果

NADPH氧化酶阻断剂DPI消除了褪黑激素的有益作用。褪黑激素分别在根尖和成熟区诱导了585个和59个差异表达基因。褪黑激素诱导根尖的几种编码呼吸爆发NADPH氧化酶(OsRBOHA和OsRBOHF),钙调神经磷酸酶B样/钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(OsCBL/OsCIPK)的DEG的表达增加。褪黑激素增强了钾转运蛋白基因(OsAKT1,OsHAK1和OsHAK5)的表达。

 

结论

褪黑素增强了水稻的耐盐性,是因为它具有更好的K+保留能力。盐诱导的ROS积累是植物根系K+流失增加的原因之一。氧化应激诱导的褪黑素K+外排是盐胁迫下K+保持能力增强的原因之一。同时,药理学和遗传学结果表明褪黑素调节K+稳态依赖于OsRBOHF。后者是通过褪黑素清除羟基自由基以及根部尖端的几个K+吸收转运系统(尤其是OsHAK5)的转录上调来实现的。

 

离子流实验使用的测试液

0.5 mM KCl,0.1mMCaCl2, PH5.8

 

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.13759

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:23


农作物耐盐创新科研平台:Nature Communications | 中农学者揭示植物重要抗盐碱机制

  • 期刊:Nature Communications          
  • 主题:钙离子结合蛋白编码基因的自然变异赋予玉米耐盐碱性          
  • 标题:Natural variation of an EF-hand Ca2+-bindingprotein coding gene confers saline-alkaline tolerance in maize        
  • 影响因子:11.878        
  • 检测指标: Na+、H+ 流速          
  • 检测样品:玉米根分生区(距根尖约500μm)        
  • Na+、H+流实验处理方法:

Na+:5日龄的玉米幼苗,100mM NaCl(pH 8.0)处理24h后,正常缓冲液/50μM阿米洛利处理30min

H+:5日龄的玉米幼苗碱处理(pH 8.0)24h/盐碱处理(100mM NaCl,pH 8.0)24h    

  • Na+、H+流实验测试液成份:0.1mM KCl,0.1mM CaCl2、Na+:0.1mM CaCl2、0.1mM KCl,0.3mM MES和0.5mM NaCl,pH 6.0、H+:0.1mM CaCl2、0.1mM KCl和0.3mM MES,pH 7.0            
  • 作者:中国农业大学蒋才富、曹一博

 

中文摘要(谷歌机翻)

钠(Na +)毒性是盐碱胁迫对农作物造成的主要损害之一。  

在这里,我们显示天然玉米自交系显示出芽Na +含量和盐碱(NaHCO3)耐受性的显着差异,并揭示了ZmNSA1(盐碱条件下的Na +含量)通过全基因组关联赋予了NaHCO3条件下芽Na +的变异。研究。ZmNSA1的缺乏通过增加根系Na +的流出而促进芽Na +稳态。自然发生的4 bp缺失会降低ZmNSA1 mRNA的翻译效率,从而促进Na +稳态。  

我们进一步表明,在盐碱条件下,Ca2 +结合到ZmNSA1的EF-手结构域,然后通过26S蛋白酶体触发其降解,这反过来又增加了PM-H + -ATPases(MHA2和MHA4)的转录水平。增强SOS1 Na + / H +反转运蛋白介导的根Na +外排。  

我们的研究揭示了Ca2 +触发的盐碱耐受性的机制,并为选育耐盐碱玉米品种提供了重要的基因靶标。

 

英文摘要

Sodium (Na+) toxicityis one of the major damages imposed on crops by saline-alkaline stress.

Here we show thatnatural maize inbred lines display substantial variations in shoot Na+ contentsand saline-alkaline (NaHCO3) tolerance, and reveal that ZmNSA1 (Na+ Contentunder Saline-Alkaline Condition) confers shoot Na+ variations under NaHCO3condition by a genome-wide association study. Lacking of ZmNSA1 promotes shootNa+ homeostasis by increasing root Na+ efflux. A naturally occurred 4-bpdeletion decreases the translation efficiency of ZmNSA1 mRNA, thus promotes Na+homeostasis.

We further show that,under saline-alkaline condition, Ca2+ binds to the EF-hand domain of ZmNSA1then triggers its degradation via 26S proteasome, which in turn increases thetranscripts levels of PM-H+-ATPases (MHA2 and MHA4), and consequently enhancesSOS1 Na+/H+ antiportermediated root Na+ efflux.

Our studies reveal themechanism of Ca2+-triggered saline-alkaline tolerance and provide an importantgene target for breeding saline-alkaline tolerant maize varieties.

 

文章链接:   https://www.nature.com/articles/s41467-019-14027-y

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:20


Plant J:拟南芥WRKY8与VQ9调节盐胁迫耐受性

2013年03月02日,中科院西双版纳热带植物园余迪求、胡彦如用NMT在Plant Journal上发表了标题为Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance的研究成果。

 

访谈:Plant Biotechnol J抗盐文章NMT思路

 

  • 期刊:Plant Journal
  • 主题:拟南芥WRKY8与VQ9调节盐胁迫耐受性
  • 标题:Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance
  • 影响因子:6.582
  • 检测指标:K+流速
  • 作者:中科院西双版纳热带植物园余迪求、胡彦如

 

英文摘要


The WRKY transcription factors have been demonstrated to play crucial roles in regulating stress responses; however, the exact mechanisms underlying their involvement in stress responses are not fully understood.

Arabidopsis WRKY8 was predominantly expressed in roots and was highly upregulated by salt treatment. Disruption of WRKY8 rendered plants hypersensitive to salt, showing delayed germination, inhibited post‐germination development and accelerated chlorosis. Further investigation revealed that WRKY8 interacted with VQ9, and their interaction decreased the DNA‐binding activity of WRKY8.

The VQ9 protein was exclusively localized in the nucleus, and VQ9 expression was strongly responsive to NaCl treatment. Mutation of VQ9 enhanced tolerance to salt stress, indicating that VQ9 acts antagonistically with WRKY8 to mediate responses to salt stress. The antagonist functions of WRKY8 and VQ9 were consistent with an increased or reduced Na+/K+ concentration ratio, as well as contrasting expression patterns of downstream stress‐responsive genes in salt‐stressed wrky8 and vq9 mutants.

Moreover, chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays showed that WRKY8 directly bound the promoter of RD29A under salt conditions. These results provided strong evidence that the VQ9 protein acts as a repressor of the WRKY8 factor to maintain an appropriate balance of WRKY8‐mediated signaling pathways to establish salinity stress tolerance.

 

中文摘要(谷歌机翻)


WRKY转录因子已被证明在调节压力反应中起关键作用。然而,它们参与应激反应的确切机制尚不完全清楚。

拟南芥WRKY8主要在根中表达,并通过盐处理高度上调。WRKY8的破坏使植物对盐高度敏感,表现出延迟的发芽,抑制了发芽后的发育并加速了萎黄病。进一步的研究表明,WRKY8与VQ9相互作用,并且它们的相互作用降低了WRKY8的DNA结合活性。

VQ9蛋白专门位于细胞核中,并且VQ9表达对NaCl处理有强烈反应。VQ9突变增强了对盐胁迫的耐受性,表明VQ9与WRKY8拮抗,介导对盐胁迫的响应。WRKY8和VQ9的拮抗剂功能与Na+ / K+浓度比的增加或降低,以及盐胁迫的wrky8和vq9突变体中下游胁迫反应基因的相反表达模式一致。

此外,染色质免疫沉淀(ChIP)分析表明,WRKY8在盐条件下直接结合RD29A的启动子。这些结果提供了有力的证据,表明VQ9蛋白可作为WRKY8因子的阻遏物,以维持WRKY8介导的信号通路的适当平衡,从而建立盐度胁迫耐受性。

 

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.12159

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:31


《草业科学》盐胁迫下野牛草相连分株根尖钙离子流变化(根尖钙流速)

  • 期刊:草业科学
  • 标题:盐胁迫下野牛草相连分株根尖钙离子流变化
  • 样品:野牛草
  • 检测指标:Ca2+
  • 作者:中国林业科学研究院林业研究所钱永强、罗迪

 

NMT成果总被引1500+学者孙健:NMT非损伤微测技术在植物抗逆研究中的应用

 

摘 要

克隆植物对异质生境具有不同的可塑性反应。本研究以克隆植物野牛草(Buchloe dactyloides)相连姊妹分株为材料,利用非损伤微测技术,通过测定正常条件和NaCl胁迫下,野牛草克隆片段姊妹株根尖Ca2+净流速量的变化规律,研究克隆植物根尖Ca2+流对NaCl胁迫的响应,及生理整合对相连克隆构件根尖Ca2+流的调控作用。

结果表明,NaCl胁迫促进了野牛草姊株和妹株根尖Ca2+外流,且Ca2+外流主要通过位于质膜上的电压依赖型钙泵完成。野牛草克隆分株间存在NaCl胁迫信号的整合,调控了NaCl胁迫下野牛草分株根尖Ca2+流的变化。Ca2+参与克隆分株对异质营养的感知和应答,调控了克隆分株间的营养生理整合。

 

文章链接

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:36


《中国农业科学》根系局部NaCl处理对葡萄植株伤害度、Na+积累和碳氮分配的影响(根系钠流速)

  • 期刊:中国农业科学
  • 标题:根系局部NaCl处理对葡萄植株伤害度、Na+积累和碳氮分配的影响
  • 样品:葡萄根系
  • 检测指标:Na+
  • 作者:山东农业大学园艺科学与工程学院孙红、姚玉新

 

摘 要

【目的】盐胁迫严重影响果树作物产量及品质。自然条件下,土壤中盐分浓度不均一,同一植株根系不同部位所处的盐环境不同。本文旨在测定根系局部盐处理对葡萄植株的伤害程度,并从Na+积累特性和碳氮分配角度揭示非处理侧根系缓解盐伤害的机理。

【方法】利用分根栽培控制根系盐环境,根系两侧NaCl浓度(mmol·L-1)设置为0/0、0/50、50/50、0/100、100/100 5种处理。通过测定叶绿素、丙二醛(MDA)和叶绿素荧光参数来反应植株伤害程度;通过测定Na+含量、离子流和根域介质电导率来检测Na+体内运转特性;通过测定氮肥利用率和碳氮分配率分析不同盐处理下各组织碳、氮水平。

【结果】处理15 d和30 d时,双侧均匀盐处理显著降低叶绿素含量,提高叶片和根系MDA水平;同浓度单侧盐处理能有效缓解叶绿素下降和MDA积累。Fv/Fm、ETR等叶绿素荧光参数测定表明了相似的结果。以上结果表明,单侧盐处理下,非处理侧根系能有效减轻盐对葡萄植株的伤害。处理15 d时,各种方式的NaCl处理均不同程度增加了根系和叶片Na+含量;尤其是在单侧盐处理下,非处理侧根系Na+含量显著增加;与同浓度双侧均匀盐处理相比,单侧盐处理显著降低了叶片Na+水平,100 mmol·L-1单侧盐处理显著降低了处理侧根系Na+浓度。非盐处理对照根系Na+流为内运;处理24 h时,双侧盐处理的根系外排Na+,100 mmol·L-1单侧盐处理下非处理侧根系Na+流转变为外运。此外,单侧盐处理下,非处理侧根系周围栽培介质电导率较对照显著提高。以上结果表明,处理侧根系吸收的Na+能从非处理侧根系排出体外,避免处理侧根系和叶片Na+大量积累。根系双侧NaCl处理显著降低了氮肥利用率,且与处理浓度有关;单侧盐处理能减缓氮肥利用率的下降,并且0/100 mmol·L-1处理下,非处理侧根系氮肥利用率较对照显著提高。双侧盐处理尤其是100 mmol·L-1重度盐胁迫不利于氮向叶片和根中分配,而促进了氮向多年生蔓中分配,利于氮的储存。而单侧盐处理降低了多年生蔓中氮的储藏,同时缓解了叶片和根系中氮分配率的下降。双侧盐处理降低了叶片和根中碳分配率,单侧盐处理能缓解叶片碳分配率的下降,提高盐处理下根系碳分配率。50和100 mmol·L-1盐处理对一年生蔓和多年生蔓碳的分配率具有不同的影响,50 mmol·L-1单、双侧盐处理提高了多年生蔓的碳分配率,而100 mmol·L-1单、双侧处理降低了多年生蔓的碳分配率。

【结论】与均匀盐处理相比,同浓度单侧盐处理对葡萄植株的伤害程度较轻。盐处理侧根系吸收的Na+可运输到非处理侧根系,进而排出体外,降低叶片Na+积累水平。非处理侧根系能缓解盐胁迫导致的叶片和根系碳、氮分配率的下降。

 

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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:40


《麦类作物学报》盐胁迫对燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累的影响(根系钠钾流速)

  • 期刊:麦类作物学报
  • 标题:盐胁迫对燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累的影响
  • 样品:燕麦幼苗根系
  • 检测指标:Na+、K+
  • 作者:内蒙古农业大学农学院海霞

 

摘 要

为了解盐胁迫下燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累规律,以燕麦品种中耐盐性较强的Vao-9和耐盐性较弱的白燕5号为试验材料,用离子流检测技术研究了70mmol·L-1盐(NaCl和Na2SO4摩尔比1∶1混合)胁迫0、24、48和72h后,幼苗根系Na+、K+流速、流向,并测定根、茎、叶中Na+、K+、Ca2+、Mg2+积累量。

结果表明,盐胁迫48h后,根系Na+外排速率显著增加(P<0.05),且Vao-9的Na+外排速率显著高于白燕5号;K+外排速率随胁迫时间的延长呈增加趋势,Vao-9的K+外排速率显著低于白燕5号;燕麦在盐胁迫下体内Na+增加,K+下降,Ca2+、Mg2+变化不明显,但各器官中4种离子分配有差别;盐胁迫72h时,Vao-9叶中Na+分配较白燕5号少5.2%,茎中多7.4%;Vao-9叶和茎中K+分配较白燕5号分别多4.4%和2.5%,Ca2+分配分别多3.5%和3.8%;叶片Ca2+积累量增加且Vao-9始终大于白燕5号,两品种茎中Ca2+、Mg2+积累量在胁迫72h时差异显著,Vao-9叶中Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+值均较白燕5号低。

这说明较强的Na+外排能力和K+保持能力以及离子在植株各器官的合理分配是耐盐品种适应盐胁迫的重要途径。

 

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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:42


《西北农业学报》泡桐1201’幼苗对钠盐胁迫的生理响应(根系钠钾氢钙流速)

  • 期刊:西北农业学报
  • 标题:‘泡桐1201’幼苗对钠盐胁迫的生理响应
  • 样品:“泡桐1201”根系
  • 检测指标:Na+、K+、H+、Ca2+
  • 作者:河南农业大学茹广欣、朱秀红

 

摘 要

探讨‘泡桐1201’幼苗对盐胁迫的应答机制,为选育耐盐碱性作物,大力推广该树种提供科学依据。

以30d‘泡桐1201’幼苗为材料,设置5组不同浓度梯度的盐胁迫处理,分析幼苗生理状况,通过测定幼苗的株高和主根长,植株根、茎、叶的鲜质量和干质量,叶片的叶绿素质量分数,叶和根的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、过氧化氢酶(CAT)活性以及根系Na+、K+、H+和Ca2+的流速等指标,分析其生理方面、抗氧化系统以及离子流方面对盐胁迫的响应。结果表明,随着盐胁迫浓度增加,‘泡桐1201’幼苗生长受到的抑制增强,根长、株高、鲜质量和干质量均逐渐下降,地上部和地下部生物量均呈下降趋势。

SOD活性、POD活性和CAT活性均先升高后降低,SOD活性和CAT活性变化趋势一致,均在100mmol·L-1时达到最大值;叶绿素质量分数呈现逐渐减少趋势。随着盐胁迫浓度的增大,根系Na+外排速率先增大后减小,在100mmol·L-1达到最大值,以此来维持植物细胞的离子平衡,降低盐胁迫对植物的危害。K+流速均表现为外排,外排速率随着盐胁迫浓度增加而增大。H+主要表现为内流,并且随着盐胁迫浓度的增加,内流速率先增加后减小。Ca2+流速均表现为内流,并且随着盐胁迫浓度增大流速增大。

盐胁迫导致‘泡桐1201’幼苗株高、主根长、根茎叶的干质量和鲜质量受到抑制;‘泡桐1201’幼苗在盐浓度为0~50mmol·L-1胁迫下能够正常生长,在200mmol·L-1甚至出现致死的情况。

 

文章链接

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:44


NMT盐胁迫综述 | 昆明植物所等:杨树响应盐胁迫的生理和分子机制

  • 期刊:International journal of molecular science
  • 主题:杨树响应盐胁迫的生理和分子机制
  • 标题:Progress in Understanding the Physiological and Molecular Responses of Populus to Salt Stress
  • 影响因子:4.183
  • 作者:广西农科院、中科院昆明植物所

 

英文摘要

Salt stress (SS) has become an important factor limiting afforestation programs. Because of their salt tolerance and fully sequenced genomes, poplars (Populus spp.) are used as model species to study SS mechanisms in trees. Here, we review recent insights into the physiological and molecular responses of Populus to SS, including ion homeostasis and signaling pathways, such as the salt overly sensitive (SOS) and reactive oxygen species (ROS) pathways. We summarize the genes that can be targeted for the genetic improvement of salt tolerance and propose future research areas.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫(SS)已成为限制造林计划的重要因素。 由于其耐盐性和完整的基因组序列,白杨(Populus spp。)被用作模型物种来研究树木中的SS机理。 在这里,我们回顾了对胡杨对SS的生理和分子反应的最新见解,包括离子稳态和信号传导途径,例如盐过度敏感(SOS)和活性氧(ROS)途径。 我们总结了可用于耐盐遗传改良的基因,并提出了未来的研究领域。

 

文章链接:

https://www.mdpi.com/1422-0067/20/6/1312

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:19


Genes :北京林业大学丨盐胁迫下钾转运体LrKUP8抑制K+外排(附NMT实验体系)

  • 期刊:Genes
  • 主题:盐胁迫下钾转运体LrKUP8抑制K+外排
  • 标题:Potassium Transporter LrKUP8 Is Essential for K+ Preservation in Lycium ruthenicum, A Salt-Resistant Desert Shrub
  • 影响因子:3.331
  • 检测指标:K+流速
  • 检测样品:黒枸杞愈伤组织
  • K+流实验处理方法:

有/无300 mM NaCl培养12h

  • K+流实验测试液成份:
    0.5 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1mM MgCl2, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose,pH 5.7
  • 作者:北京林业大学陈金焕、戴逢斌

 

英文摘要

Salt stress is a major constraint for many crops and trees. A wild species of Goji named Lycium ruthenicum is an important economic halophyte in China and has an extremely high tolerance to salinity. L. ruthenicum grows in saline soil and is known as a potash-rich species.

However, its salt adaptation strategies and ion balance mechanism remains poorly understood. Potassium (K+) is one of the essential macronutrients for plant growth and development. In this study, a putative salt stress-responsive gene encoding a HAK (high-affinity K+)/KUP (K+ uptake)/KT (K+ transporter) transporter was cloned and designated as LrKUP8.

This gene belongs to the cluster II group of the KT/HAK/KUP family. The expression of LrKUP8 was strongly induced under high NaCl concentrations. The OE-LrKUP8 calli grew significantly better than the vector control calli under salt stress conditions. Further estimation by ion content and micro-electrode ion flux indicated a relative weaker K+ efflux in the OE-LrKUP8 calli than in the control.

Thus, a key gene involved in K+ uptake under salt condition was functionally characterized using a newly established L. ruthenicum callus transformation system. The importance of K+ regulation in L. ruthenicum under salt tolerance was highlighted.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫是许多农作物和树木的主要限制因素。枸杞的一种野生种,称为枸杞,是中国重要的经济盐生植物,对盐分的耐受性极高。ruthenicum生长在盐渍土壤中,被称为富含钾肥的物种。

然而,其盐适应策略和离子平衡机制仍然知之甚少。钾(K+)是植物生长和发育必不可少的大量营养素之一。在这项研究中,克隆了编码HAK(高亲和力K+)/ KUP(K+摄取)/ KT(K+转运蛋白)转运蛋白的假定盐胁迫响应基因,并将其命名为LrKUP8。

该基因属于KT / HAK / KUP家族的II类。在高NaCl浓度下强烈诱导LrKUP8的表达。在盐胁迫条件下,OE-LrKUP8愈伤组织的生长明显好于载体对照的愈伤组织。通过离子含量和微电极离子通量的进一步估计表明,与对照相比,OE-LrKUP8愈伤组织中的K+外排相对较弱。

因此,使用新建立的黑麦草愈伤组织转化系统对在盐条件下参与钾离子吸收的关键基因进行了功能鉴定。强调了在耐盐性条件下钌中的K+调节的重要性。

结果表明:LrKUP8抑制了愈伤组织中K+外排。不存在NaCl胁迫时,两种愈伤组织的K+外排速率较小,且无显著差异。经盐胁迫后,K+外排速率远高于无胁迫组;对照组(pBI121)的K+外排速率明显高于过表达组(OE-LrKUP8)。过表达组由于其更强的保K+能力,因而维持高的K+/Na+比。保持最优的K+/Na+比是植物耐盐性的关键特征之一,证明LrKUP8的保K+能力促进了黒枸杞在盐胁迫下的生长发育。

 

文章链接:

https://www.mdpi.com/2073-4425/10/8/600

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:53


Plant Cell Environ:北京林业大学丨沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究

  • 期刊:Plant Cell & Environment
  • 主题:沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究
  • 标题:Herbivore exposure alters ion fluxes and improves salt tolerance in a desert shrub
  • 影响因子:6.125
  • 检测指标:Ca2+、K+、Na+、H+流速
  • 检测样品:矮沙冬青
  • 作者:北京林业大学沈应柏、陈迎迎

 

文章简介

沙冬青是西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,是第三纪孑遗植物,国家二级濒危物种。沙冬青生境极其恶劣,常伴随着极端温度、干旱、盐碱、虫害,但目前关于沙冬青生物与非生物交互抗性的研究甚少。因此,沈应柏教授研究团队利用非损伤微测、激光共聚焦等技术,系统研究了经昆虫取食的沙冬青在遭受盐胁迫时的根部离子跨膜转运模式。该研究发现,昆虫取食预处理可能通过激活OPR3活性诱导茉莉酸的积累,茉莉酸信号途径的激活诱导了胞内Ca2+的迅速积累,增强了质膜H+-ATPase活性,促进了胞内过多的Na+经由Na+/H+逆向转运体的外排,同时抑制K+的流失,有助于维持细胞内的K+/Na+平衡,最终增强沙冬青的耐盐性。
  
博士研究生陈迎迎为该论文第一作者,沈应柏教授为通讯作者。该研究相关工作得到国家自然科学基金项目(31270655)的资助。

 

英文摘要

Plants have evolved complex mechanisms that allow them to withstand multiple environmental stresses, including biotic and abiotic stresses.

Here, we investigated the interaction between herbivore exposure and salt stress of Ammopiptanthus nanus, a desert shrub. We found that jasmonic acid (JA) was involved in plant responses to both herbivore attack and salt stress, leading to an increased NaCl stress tolerance for herbivore-pretreated plants, and increase in K+/Na+ ratio in roots. Further evidence revealed the mechanism by which herbivore improved plant NaCl tolerance. Herbivore pretreatment reduced K+ efflux and increased Na+ efflux in plants subjected to long-term, short-term, or transient NaCl stress.

Moreover, herbivore pretreatment promoted H+ efflux by increasing plasma membrane H+-ATPase activity. This H+ efflux creates a transmembrane proton motive force that drives the Na+/H+ antiporter to expel excess Na+ into the external medium. In addition, high cytosolic Ca2+ was observed in the roots of herbivore-treated plants exposed to NaCl, and this effect may be regulated by H+-ATPase.

Taken together, herbivore exposure enhances A. nanus tolerance to salt stress by activating the JA signalling pathway, increasing plasma membrane H+-ATPase activity, promoting cytosolic Ca2+ accumulation, and then restricting K+ leakage and reducing Na+ accumulation in the cytosol.

 

中文摘要(谷歌机翻)

植物已经进化出复杂的机制,可以承受多种环境胁迫,包括生物和非生物胁迫。

在这里,我们调查了草食动物暴露与沙漠灌木沙冬青盐胁迫之间的相互作用。我们发现茉莉酸(JA)参与了植物对食草动物侵袭和盐胁迫的反应,导致食草动物预处理过的植物对NaCl胁迫的耐受性增加,并且根中K+ / Na+比率增加。进一步的证据揭示了草食动物改善植物NaCl耐受性的机制。草食动物预处理可降低长期,短期或短暂NaCl胁迫下植物的K+流出量并增加Na +流出量。

此外,草食动物预处理通过增加质膜H+ -ATPase活性来促进H +流出。这种H+外流产生跨膜质子原动力,该原动力驱动Na+ / H+反向转运蛋白将过量的Na+排出到外部介质中。此外,在暴露于NaCl的食草动物处理过的植物的根部中观察到高的胞质Ca2+,这种作用可能受H+ -ATPase调节。

总之,通过激活JA信号传导途径,增加质膜H+ -ATPase活性,促进胞质Ca2 +积累,然后限制K+泄漏并减少细胞质中Na +的积累,草食动物暴露增强了南芥对盐胁迫的耐受性。

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13662

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:10


J Exp Bot 根系不均一盐胁迫提升植物水分利用率的机制

2011年11月25日,山东省农科院董合忠、孔祥强利用NMT在Journal of Experimental Botany 上发表了标题为Effects of non-uniform root zone salinity on water use Na+ recirculation, and Na+ and H+ flux in cotton的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:根系不均一盐胁迫提升植物水分利用率的机制
  • 标题:Effects of non-uniform root zone salinity on water use Na+ recirculation, and Na+ and H+ flux in cotton
  • 影响因子:4.818
  • 检测指标:Na+、H+流速
  • 作者:山东省农科院董合忠、孔祥强

 

英文摘要

A new split-root system was established through grafting to study cotton response to non-uniform salinity. Each root half was treated with either uniform (100/100 mM) or non-uniform NaCl concentrations (0/200 and 50/150 mM).

In contrast to uniform control, non-uniform salinity treatment improved plant growth and water use, with more water absorbed from the non- and low salinity side. Non-uniform treatments decreased Na+ concentrations in leaves. The [Na+] in the ‘0’ side roots of the 0/200 treatment was significantly higher than that in either side of the 0/0 control, but greatly decreased when the ‘0’ side phloem was girdled, suggesting that the increased [Na+] in the ‘0’ side roots was possibly due to transportation of foliar Na+ to roots through phloem.

Plants under non-uniform salinity extruded more Na+ from the root than those under uniform salinity. Root Na+ efflux in the low salinity side was greatly enhanced by the higher salinity side. NaCl-induced Na+ efflux and H+ influx were inhibited by amiloride and sodium orthovanadate, suggesting that root Na+ extrusion was probably due to active Na+/H+ antiport across the plasma membrane.

Improved plant growth under non-uniform salinity was thus attributed to increased water use, reduced leaf Na+ concentration, transport of excessive foliar Na+ to the low salinity side, and enhanced Na+ efflux from the low salinity root.

 

中文摘要(谷歌机翻)

通过嫁接建立了一个新的分根系统,以研究棉花对盐度不均匀的响应。每个根部均用均一的(100/100 nonmM)或不均一的氯化钠浓度(0/200和50/150 mM)处理。

与统一控制相反,非均匀盐度处理改善了植物生长和水分利用,从非盐度和低盐度侧吸收了更多的水。不均匀处理降低了叶片中的Na+浓度。0/200处理的'0'侧根中的[Na+]显着高于0/0对照中任一侧的[Na+],但当'0'侧韧皮部被束腰时,其[Na+]大大降低,表明[ [0]侧根中的Na+]可能是由于叶面Na+通过韧皮部转运至根。

盐度不均匀的植物比盐度均匀的植物从根部挤出的Na+更多。低盐度一侧的根Na+流出量被高盐度一侧大大增强。NaCl诱导的Na+流出和H+流入被阿米洛利和原钒酸钠抑制,这表明根Na+的挤出可能是由于跨质膜的活性Na+ / H+逆向转运所致。

因此,在非均匀盐度下植物生长的改善归因于增加的水分利用,降低的叶片Na+浓度,过量的叶面Na+向低盐度侧的运输以及从低盐度根部提高的Na+外排。

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/jxb/article/63/5/2105/531495?searchresult=1

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:13


ENVIRON EXP BOT 半胱氨酸蛋白酶基因提升植物耐盐能力

2017年11月18日,三峡大学何正权、中国林业科学研究院亚热带林业研究所邱文利用NMT在Environmental and Experimental Botany 上发表了标题为Overexpression of cysteine protease gene from Salix matsudana enhances salt tolerance in transgenic Arabidopsis的研究成果。

 

  • 期刊:Environmental and Experimental Botany
  • 主题:松柳半胱氨酸蛋白酶基因的过表达增强了转基因拟南芥的耐盐性
  • 标题:Overexpression of cysteine protease gene from Salix matsudana enhances salt tolerance in transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:4.369
  • 检测指标:Na+、H+流速
  • 作者:三峡大学何正权、中国林业科学研究院亚热带林业研究所邱文

 

英文摘要

Salix matsudana is a salt-tolerant arbor tree species. We are interested in understanding its mechanisms of salt-tolerance.

Here, we isolated a full-length 1080-bp cDNA for a salt stress-responsive cysteine protease gene from S. matsudana, designated SmCP. The deduced 359-amino-acid SmCP protein was essentially identical to cysteine proteases of other plant species and was predicted to contain inhibitor-I29 and peptidase-C1A domains with three active catalytic sites found in eukaryotic cysteine proteases.

Expression profile analysis revealed that SmCP expression is constitutive and overexpression in roots takes place under salt stress. Expression of SmCP in Escherichia coli cells led to enhanced salinity tolerance. In addition, transgenic Arabidopsis thaliana lines overexpressing SmCP displayed enhanced tolerance to salt stress, with increased germination rates, antioxidant enzyme (superoxide dismutase) activity, chlorophyll content and ion flux in the root, and reduced malondialdehyde (MDA) levels and electric conductivity compared with control plants.

These results indicate that SmCP likely plays an important role in salt tolerance in S. matsudana.

 

中文摘要(谷歌机翻)

柳柳是耐盐的乔木树种。我们有兴趣了解其耐盐性机制。

在这里,我们从S. matsudana,命名为SmCP的盐胁迫响应半胱氨酸蛋白酶基因中分离出全长1080 bp cDNA。推导的359个氨基酸的SmCP蛋白与其他植物物种的半胱氨酸蛋白酶基本相同,并且预计包含在真核半胱氨酸蛋白酶中具有三个活性催化位点的抑制剂I29和肽酶C1A域。

表达谱分析表明,SmCP表达是组成性的,根系在盐胁迫下发生过表达。 SmCP在大肠杆菌细胞中的表达导致盐度耐受性增强。此外,过表达SmCP的转基因拟南芥品系显示出更高的耐盐胁迫性,与发芽率,抗氧化酶(超氧化物歧化酶)活性,根中的叶绿素含量和离子通量相比增加,丙二醛(MDA)含量和电导率降低。控制植物。

这些结果表明,SmCP可能在松材线虫的耐盐性中起重要作用。

 

文章链接: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847217302915?via%3Dihub

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:25


J Biol Chem、J Exp Bot 盐胁迫、重金属胁迫 文章发表

2012年11月02日,河北师范大学崔素娟、王鹏利用NMT在Journal of Biological Chemistry 上发表了标题为A Na+ Ca2+ exchanger-like protein (AtNCL) involved in salt stress in Arabidopsis 的研究成果。

 

2016年11月02日,浙江大学李廷强、陶琦利用NMT在Journal of Experimental Botany 上发表了标题为The apoplasmic pathway via the root apex and lateral roots contributes to Cd hyperaccumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Biological Chemistry
  • 主题:Na+ Ca2+交换蛋白样蛋白(AtNCL)参与拟南芥的盐胁迫
  • 标题:A Na+ Ca2+ exchanger-like protein (AtNCL) involved in salt stress in Arabidopsis
  • 影响因子:4.773
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 作者:河北师范大学崔素娟、王鹏
  •  

 

英文摘要

Calcium ions (Ca2+) play a crucial role in many key physiological processes; thus, the maintenance of Ca2+ homeostasis is of primary importance. Na+/Ca2+ exchangers (NCXs) play an important role in Ca2+ homeostasis in animal excitable cells.

Bioinformatic analysis of the Arabidopsis genome suggested the existence of a putative NCX gene, Arabidopsis NCX-like (AtNCL), encoding a protein with an NCX-like structure and different from Ca2+/H+ exchangers and Na+/H+ exchangers previously identified in plant. AtNCL was identified to localize in the Arabidopsis cell membrane fraction, have the ability of binding Ca2+, and possess NCX-like activity in a heterologous expression system of cultured mammalian CHO-K1 cells. AtNCL is broadly expressed in Arabidopsis, and abiotic stresses stimulated its transcript expression.

Loss-of-function atncl mutants were less sensitive to salt stress than wild-type or AtNCL transgenic overexpression lines. In addition, the total calcium content in whole atncl mutant seedlings was higher than that in wild type by atomic absorption spectroscopy. The level of free Ca2+ in the cytosol and Ca2+ flux at the root tips of atncl mutant plants, as detected using transgenic aequorin and a scanning ion-selective electrode, required a longer recovery time following NaCl stress compared with that in wild type.

All of these data suggest that AtNCL encodes a Na+/Ca2+ exchanger-like protein that participates in the maintenance of Ca2+ homeostasis in Arabidopsis. AtNCL may represent a new type of Ca2+ transporter in higher plants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

钙离子(Ca2+)在许多关键的生理过程中起着至关重要的作用。因此,维持Ca2+稳态至关重要。 Na+ / Ca2+交换子(NCXs)在动物可兴奋细胞中的Ca2+稳态中起重要作用。

对拟南芥基因组的生物信息学分析表明,存在一个假定的NCX基因,拟南芥NCX样(AtNCL),编码一种具有NCX样结构的蛋白质,不同于先前在植物中鉴定的Ca2+/ H+交换子和Na+ /H+交换子。 AtNCL被确定位于拟南芥细胞膜部分中,具有结合Ca2+的能力,并在培养的哺乳动物CHO-K1细胞的异源表达系统中具有类似NCX的活性。 AtNCL在拟南芥中广泛表达,非生物胁迫刺激其转录本表达。

功能丧失的atncl突变体对盐胁迫的敏感性不如野生型或AtNCL转基因过表达株系。此外,通过原子吸收光谱法,整个atcl突变体幼苗中的总钙含量高于野生型。使用转基因水母发光蛋白和扫描离子选择电极检测到的atncl突变植物根尖细胞质中游离Ca2+和Ca2+通量的水平与野生型相比,在NaCl胁迫下需要更长的恢复时间。

所有这些数据表明,AtNCL编码一个Na+ / Ca2+交换子样蛋白,该蛋白参与拟南芥中Ca2+稳态的维持。 AtNCL可能代表高等植物中一种新型的Ca2+转运蛋白。

 

文章链接: 

http://www.jbc.org/content/287/53/44062.short

 


 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:根尖和侧根的无质子途径有助于镉在超级积叶景天中的过度积聚
  • 标题:The apoplasmic pathway via the root apex and lateral roots contributes to Cd hyperaccumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii
  • 影响因子:5.354
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 作者:浙江大学李廷强、陶琦

 

英文摘要


Although the significance of apoplasmic barriers in roots with regards to the uptake of toxic elements is generally known, the contribution of apoplasmic bypasses (ABs) to cadmium (Cd) hyperaccumulation is little understood.

Here, we employed a combination of stable isotopic tracer techniques, an ABs tracer, hydraulic measurements, suberin lamellae staining, metabolic inhibitors, and antitranspirants to investigate and quantify the impact of the ABs on translocation of Cd to the xylem in roots of a hyperaccumulating (H) ecotype and a non-hyperaccumulating (NH) ecotype of Sedum alfredii.

In the H ecotype, the Cd content in the xylem sap was proportional to hydrostatic pressure, which was attributed to pressure-driven flow via the ABs. The contribution of the ABs to Cd transportation to the xylem was dependent on the Cd concentration applied to the H ecotype (up to 37% at the highest concentration used). Cd-treated H ecotype roots showed significantly higher hydraulic conductance compared with the NH ecotype (76 vs 52 × 10–8 m s–1MPa–1), which is in accordance with less extensive suberization due to reduced expression of suberin-related genes.

The main entry sites of apoplasmically transported Cd were localized in the root apexes and lateral roots of the H ecotype, where suberin lamellae were not well developed. These findings highlight the significance of the apoplasmic bypass in Cd hyperaccumulation in hyperaccumulating ecotypes of S. alfredii.

 

中文摘要(谷歌机翻)

尽管人们普遍知道根部的质朴屏障对吸收有毒元素的重要性,但人们对质朴旁路(ABs)对镉(Cd)超富集的贡献却知之甚少。

在这里,我们采用了稳定的同位素示踪技术,ABs示踪剂,水力测量,粉刺蛋白片状染色,代谢抑制剂和止汗剂的组合,以研究和量化ABs对Cd向高积累根的木质素转运至木质部的影响。 H)景天草的生态型和非高积累(NH)生态型。

在H型生态系统中,木质部汁液中的Cd含量与静水压力成正比,这归因于通过AB的压力驱动流。 AB对Cd向木质部运输的贡献取决于应用于H生态型的Cd浓度(使用最高浓度时高达37%)。与NH生态型相比,Cd处理的H生态型根系显示出更高的水力传导性(76 vs 52×10–8 m s–1MPa-1),这与由于suberin相关基因表达减少而引起的泛化作用减弱有关。

非质态运输的镉的主要进入部位位于H型生态系统的根尖和侧根,那里的木栓质片状细胞发育不佳。这些发现突显了无性旁路在镉超积累中对苜蓿链球菌超积累生态型的重要性。

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/jxb/article/68/3/739/2698905

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:30


J Exp Bot :江苏师范大学丨多倍体维持钠钾稳态促耐盐能力的新机制

  • 期刊:Journal of Experimental botany
  • 主题:多倍体维持钠钾稳态促耐盐能力的新机制
  • 标题:Root-zone-specific sensitivity of K+-and Ca2+-permeable channels to H2O2 determines ion homeostasis in salinized diploid and hexaploid Ipomoea trifida
  • 影响因子:5.354
  • 检测指标:K+、H+、Ca2+、Na+流速
  • 检测部位:甘薯

K+、H+、Ca2+瞬时:分生区(距离根尖500μm处),伸长(距尖端3毫米),成熟(尖端15毫米)
K+、Na+:分生组织区(距离尖端300-600μm)测量间隔为100μm),伸长区(1-3 mm)测量间隔为500μm的尖端和成熟区(距尖端10-15毫米,测量间隔为1毫米)

  • K+、H+、Ca2+、Na+流速流实验处理方法:

甘薯幼苗,150mM NaCl处理7d/150mM NaCl瞬时处理

  • K+、H+、Ca2+、Na+流速流实验测试液成份:
    H+/K+/Ca2+瞬时:0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2,0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl at pH 5.7
    K+:150 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl, pH 5.7
  • 作者:江苏师范大学孙健、李宗芸

 

英文摘要

Polyploids generally possess superior K+/Na+ homeostasis under saline conditions compared with their diploid progenitors.

In this study, we identified the physiological mechanisms involved in the ploidy-related mediation of K+/Na+ homeostasis in the roots of diploid (2x) and hexaploid (6x; autohexaploid) Ipomoea trifida, which is the closest relative of cultivated sweet potato. Results showed that 6x I. trifida retained more K+ and accumulated less Na+ in the root and leaf tissues under salt stress than 2x I. trifida.

Compared with its 2x ancestor, 6x I. trifida efficiently prevents K+ efflux from the meristem root zone under salt stress through its plasma membrane (PM) K+-permeable channels, which have low sensitivity to H2O2. Moreover, 6x I. trifida efficiently excludes Na+ from the elongation and mature root zones under salt stress because of the high sensitivity of PM Ca2+-permeable channels to H2O2.

Our results suggest the root-zone-specific sensitivity to H2O2 of PM K+- and Ca2+-permeable channels in the co-ordinated control of K+/Na+ homeostasis in salinized 2x and 6x I. trifida. This work provides new insights into the improved maintenance of K+/Na+ homeostasis of polyploids under salt stress.

 

中文摘要(谷歌机翻)

与二倍体祖细胞相比,多倍体在盐水条件下通常具有优越的K+ / Na+稳态。

在这项研究中,我们确定了与二倍体(2x)和六倍体(6x;自六倍体)Tripoda的根的K+/ Na+稳态的倍性相关介导有关的生理机制,这是栽培红薯的近亲。结果表明,与2x I. trifida相比,在盐胁迫下6x I. trifida保留更多的K +并在根和叶组织中积累较少的Na+。

与2x祖先相比,6x裂叶线虫通过其对H2O2敏感性低的质膜(PM)K+渗透通道有效地防止了盐胁迫下分生组织根区的K+流出。此外,由于PM Ca2+的可渗透通道对H2O2的敏感性高,因此6x I. trifida有效地将Na+从盐胁迫下的伸长和成熟根区中排除。

我们的结果表明,在盐渍化2x和6x盐粉虱的K+ / Na+动态平衡控制中,PM K+-和Ca2+渗透通道对H2O2的根区特异性敏感性。这项工作为改善盐胁迫下多倍体K+ / Na+稳态的维持提供了新的见解。

结果表明:在分生组织区中,观察到更高的K+流出量的是2x,在盐处理(约30分钟)期间,盐诱导的K+渗漏的平均速率高达4800 pmol cm-2 s-1(比6x高1.9倍)。但是,在伸长和成熟的根部区域观察到相反的趋势,其中6x比2x表现出更强烈的K+外排。

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/article/70/4/1389/5301728

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:33


NEW PHYTOL :北京林业大学丨菌根通过维持植物NO3-的吸收以应对盐胁迫

  • 期刊:New Phytologist
  • 主题:菌根通过维持植物NO3-的吸收以应对盐胁迫
  • 标题:Amelioration of nitrate uptake under salt stress by ectomycorrhiza with and without a Hartig net
  • 影响因子:7.433
  • 检测指标:NO3-流速
  • 检测部位:杨树根(距离根尖300-400μm)
  • NO3-流速流实验处理方法:小植株杨树在无/有菌株(MAJ和NAU)的情况下培养30d,之后在0或100mM NaCl处理24h/7d
  • NO3-流速流实验测试液成份:
    NO3- measuring solution: 0.1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 5.3 was adjusted with KOH and HCl.
    H+ measuring solution: 0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2 and 0.5 mM KCl, pH 5.3 was adjusted with KOH and HCl.
  • 作者:北京林业大学陈少良、撒刚、邓晨

 

英文摘要

Salt stress is an important environmental cue impeding poplar nitrogen nutrition. Here, we characterized the impact of salinity on proton‐driven nitrate fluxes in ectomycorrhizal roots and the importance of a Hartig net for nitrate uptake.

We employed two Paxillus involutus strains for root colonization: MAJ, which forms typical ectomycorrhizal structures (mantle and Hartig net), and NAU, colonizing roots with a thin, loose hyphal sheath. Fungus‐colonized and noncolonized Populus × canescens were exposed to sodium chloride and used to measure root surface pH, nitrate (NO3−) flux and transcription of NO3− transporters (NRTs; PcNRT1.1, ‐1.2, ‐2.1), and plasmalemma proton ATPases (HAs; PcHA4, ‐8, ‐11).

Paxillus colonization enhanced root NO3− uptake, decreased surface pH, and stimulated NRTs and HA4 of the host regardless the presence or absence of a Hartig net. Under salt stress, noncolonized roots exhibited strong net NO3− efflux, whereas beneficial effects of fungal colonization on surface pH and HAs prevented NO3− loss. Inhibition of HAs abolished NO3− influx under all conditions.

We found that stimulation of HAs was crucial for the beneficial influence of ectomycorrhiza on NO3− uptake, whereas the presence of a Hartig net was not required for improved NO3− translocation. Mycorrhizas may contribute to host adaptation to salt‐affected environments by keeping up NO3− nutrition.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫是阻碍杨树氮素营养的重要环境提示。在这里,我们描述了盐度对外生菌根中质子驱动的硝酸盐通量的影响以及Hartig网对硝酸盐吸收的重要性。

我们采用了两种渐开线Paxillus菌株进行根定居:MAJ形成典型的外生菌根结构(地幔和Hartig网),而NAU则定植带有薄而疏松的菌丝鞘的根。将真菌定殖的和非定殖的杨×锥虫暴露于氯化钠中,用于测量根部表面的pH值,硝酸盐(NO3-)通量和NO3-转运蛋白(NRT; PcNRT1.1,-1.2,-2.1)和质膜质子的转录。 ATPase(HAs; PcHA4,‐8,‐11)。

不论是否存在Hartig网,Paxillus菌落定植都能增强根系NO3-的吸收,降低表面pH值并刺激宿主的NRT和HA4。在盐胁迫下,未定殖的根表现出较强的净NO3-流出,而真菌定植对表面pH和HA的有益作用阻止了NO3-的流失。在所有情况下,抑制HA均消除了NO3-的涌入。

我们发现刺激HAs对于更生菌根对NO3-吸收的有益影响至关重要,而Hartig网的存在并不是改善NO3-转运所必需的。菌根可能会通过保持NO3-营养来促进宿主适应食盐环境。

结果表明:NM根尖显示中等的NO3-吸收,而真菌定殖的根则显示高7.4至11.8倍的吸收(图a)。MAJ或NAU菌根定植与NM根相比,NO3-吸收增加(图a)。此外,真菌定殖的根在盐度下保持净NO3-吸收,而NM根在短期和长期盐接触下均显示净NO3-释放。

 

文章链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.15740

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:37


J Exp Bot PIN2调节碱胁迫下质子分泌文章发表

2012年9月21日,中科院南京土壤研究所施卫明、张建华、许卫锋利用NMT在Journal of Experimental Botany上发表了标题为PIN2 is required for the adaptation of Arabidopsis roots to alkaline stress by modulating proton secretion的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:PIN2调节碱胁迫下质子分泌
  • 标题:PIN2 is required for the adaptation of Arabidopsis roots to alkaline stress by modulating proton secretion
  • 影响因子:4.818
  • 检测指标:H+流速
  • 检测部位:拟南芥根部(从根冠交界处开始50,100,150,200,250,300,400,520,600,700,750,850,900,1000,1100,1200和1500μm)
  • H+流实验处理方法:15日龄拟南芥,碱性胁迫(pH 8.0)处理12小时,24小时或48小时
  • H+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液:0.1mM CaCl2,0.3mM MES,pH6.0
  • 作者:中科院南京土壤研究所施卫明、张建华、许卫锋

 

英文摘要

Soil alkalinity is a widespread environmental problem that limits agricultural productivity. The hypothesis that an auxin-regulated proton secretion by plasma membrane H+-ATPase plays an important role in root adaption to alkaline stress was studied. It was found that alkaline stress increased auxin transport and PIN2 (an auxin efflux transporter) abundance in the root tip of wild-type Arabidopsis plants (WT).

Compared with WT roots, the pin2 mutant roots exhibited much reduced plasma membrane H+-ATPase activity, root elongation, auxin transport, and proton secretion under alkaline stress. More importantly, roots of the pks5 mutant (PKS5, a protein kinase) lacking PIN2 (a pks5/pin2 double mutant) lost the previous higher proton-secretion capacity and higher elongation rate of primary roots under alkaline stress.

By using Arabidopsis natural accessions with a high proton-secretion capacity, it was found that their PIN2 transcription abundance is positively related to the elongation rate of the primary root and proton-secretion capacity under alkaline stress.

Taken together, our results confirm that PIN2 is involved in the PKS5-mediated signalling cascade under alkaline-stress and suggest that PIN2 is required for the adaptation of roots to alkaline stress by modulating proton secretion in the root tip to maintain primary root elongation.

 

中文摘要(谷歌机翻)

土壤碱度是一个普遍的环境问题,限制了农业生产力。研究了质膜H + -ATPase对生长素调节的质子分泌在根系适应碱胁迫中起重要作用的假设。发现碱胁迫增加了野生型拟南芥植物(WT)根尖中的生长素转运和PIN2(生长素外排转运蛋白)丰度。

与WT根相比,pin2突变体根在碱胁迫下表现出大大降低的质膜H + -ATPase活性,根伸长,生长素转运和质子分泌。更重要的是,缺乏PIN2的pks5突变体(PKS5,蛋白激酶)的根(pks5 / pin2双突变体)在碱性胁迫下丧失了先前较高的质子分泌能力和较高的初生根伸长率。

通过使用具有高质子分泌能力的拟南芥天然种质,发现它们的PIN2转录丰度与初级根的伸长率和碱性胁迫下的质子分泌能力正相关。

总之,我们的结果证实PIN2在碱性胁迫下参与PKS5介导的信号级联反应,并且表明PIN2是通过调节根尖中的质子分泌以维持初级根伸长而使根适应碱性胁迫所必需的。

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/article/63/17/6105/563009

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:43


FOOD CHEM:南京农大丨钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导

一作视频讲解

 

  • 期刊:Food Chemistry
  • 主题:钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导(钙信号)
  • 标题:Ca2+ involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in germinated hulless barley under NaCl stress
  • 影响因子:5.399
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测部位:根尖细胞
  • Ca2+流实验处理方法:

三日龄的大麦幼苗,60mM NaCl、60mM NaCl + 0.5mM GABA、60mM NaCl + 0.1mM 3-MP分别处理四天和六天

  • Ca2+流实验测试液成份:

0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4,pH 6.0

  • 通讯作者:南京农业大学杨润强、马燕

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:47


Front Plant Sci 硫化氢介导盐胁迫下耐盐和盐敏感杨树离子动态平衡成果发表

2018年9月19日,北京林业大学陈少良、林善枝、赵楠、孙健利用NMT在Frontiers in Plant Science上发表了标题为Hydrogen Sulfide Mediates K+ and Na+ Homeostasis in the Roots of Salt-Resistant and Salt-Sensitive Poplar Species Subjected to NaCl Stress的研究成果。

 

  • 期刊:Frontiers in Plant Science
  • 主题:硫化氢介导盐胁迫和盐敏感杨树种根系中的K+和Na+稳态
  • 标题:Hydrogen Sulfide Mediates K+ and Na+ Homeostasis in the Roots of Salt-Resistant and Salt-Sensitive Poplar Species Subjected to NaCl Stress.
  • 影响因子:3.678
  • 检测指标:K+、Na+、H+流速
  • 检测部位:杨树根部(距离根尖300um)
  • K+、Na+、H+流实验处理方法:

一年生的胡杨幼苗,在对照,对照加NaHS(50mM),NaCl(50mM)和NaCl(50mM)加上NaHS(50mM)这四种处理分别处理24小时和5天

  • K+、Na+、H+流实验测试液成份:

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, and 0.3 mM MES, pH 4.0

  • 作者:北京林业大学陈少良、林善枝、赵楠、孙健

 

英文摘要

Non-invasive micro-test techniques (NMT) were used to analyze NaCl-altered flux profiles of K+, Na+, and H+ in roots and effects of NaHS (a H2S donor) on root ion fluxes in two contrasting poplar species, Populus euphratica (salt-resistant) and Populus popularis (salt-sensitive).

Both poplar species displayed a net K+ efflux after exposure to salt shock (100 mM NaCl), as well as after short-term (24 h), and long-term (LT) (5 days) saline treatment (50 mM NaCl, referred to as salt stress). NaHS (50 μM) restricted NaCl-induced K+ efflux in roots irrespective of the duration of salt exposure, but K+ efflux was not pronounced in data collected from the LT salt stress treatment of P. euphratica.

The NaCl-induced K+ efflux was inhibited by a K+ channel blocker, tetraethylammonium chloride (TEA) in P. popularis root samples, but K+ loss increased with a specific inhibitor of plasma membrane (PM) H+-ATPase, sodium orthovanadate, in both poplar species under LT salt stress and NaHS treatment. This indicates that NaCl-induced K+ loss was through depolarization-activated K+ channels. NaHS caused increased Na+ efflux and a corresponding increase in H+ influx for poplar roots subjected to both the short- and LT salt stress.

The NaHS-enhanced H+ influx was not significant in P. euphratica samples subjected to short term salt stress. Both sodium orthovanadate and amiloride (a Na+/H+ antiporter inhibitor) effectively inhibited the NaHS-augmented Na+ efflux, indicating that the H2S-enhanced Na+ efflux was due to active Na+ exclusion across the PM. We therefore conclude that the beneficial effects of H2S probably arise from upward regulation of the Na+/H+ antiport system (H+ pumps and Na+/H+ antiporters), which promote exchange of Na+ with H+ across the PM and simultaneously restricted the channel-mediated K+ loss that activated by membrane depolarization.

 

中文摘要(谷歌机翻)

非损伤微测技术(NMT)用于分析NaCl中改变的根中K+,Na+和H+的通量分布以及NaHS(H2S供体)对两种对比杨树胡杨(Populus euphratica)根系离子通量的影响(耐盐)和Populus popularis(盐敏感)。

在暴露于盐休克(100mM NaCl)之后,以及在短期(24小时)和长期(LT)(5天)盐水处理(50mM NaCl,参考)之后,两种杨树物种都表现出净K+外排。作为盐胁迫)。无论盐暴露的持续时间如何,NaHS(50μM)都限制了NaCl诱导的根中的K+流出,但是从胡杨的LT盐胁迫处理收集的数据中K+流出不明显。

NaCl诱导的K+流出受到K+通道阻滞剂,四乙基氯化铵(TEA)在P.pularis根样品中的抑制,但K+损失随着特异性质膜抑制剂(PM)H+ -ATPase,原钒酸钠在杨树中的增加而增加。 LT盐胁迫和NaHS处理下的物种。这表明NaCl诱导的K+损失是通过去极化激活的K+通道。 NaHS导致Na+流出增加,并且受到短盐和LT盐胁迫的杨树根的H+流入相应增加。

经受短期盐胁迫的胡杨(P. euphratica)样品中NaHS增强的H+流入量不显着。原钒酸钠和阿米洛利(Na+ / H+逆向转运蛋白抑制剂)均有效抑制NaHS增强的Na+流出,表明H2S增强的Na+流出是由于PM中的活性Na+排斥。因此,我们得出结论,H2S的有益作用可能源于Na+ / H+反向运输系统(H+泵和Na+ / H+反向运输)的向上调节,其促进Na+与H+在PM上的交换并同时限制通道介导的K+损失。通过膜去极化激活。

 

文章链接: 

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.01366/full

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:54


SCI REP-UK :山东农大丨磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响

  • 期刊:Scientific Reports
  • 主题:磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测部位:杨树根部(伸长区距离根尖15mm)叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流速流实验处理方法:

杨树幼苗,在0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)中处理

  • NH4+、NO3-流速流实验测试液成份:

NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse.

Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了欧洲杨(Populus×euramericana'Neva')的盆栽试验,以评估在温室中受控条件下盐水(MTSW)磁处理对氮代谢的积极影响。

在30天处理后,基于田间实验和实验室分析确定生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果如下:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化导致根中硝态氮(NO3-N)含量比叶片更大,伴随着更多的NO3-外排和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中铵态氮(NH4+-N)含量较高,净NH4+吸收量高于根系。 (4)磁化刺激谷氨酰胺合成酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度在叶片中增加但在根中减少,总谷胱甘肽含量增加。

总体而言,这些结果表明MTSW对田间条件下氮转运的一些有益影响,特别是对于平衡NO3- N和NH4+-N的分布。此外,这些发现证实了使用劣质水进行农业的潜力。

结果表明:使用NMT技术监测叶肉细胞中和距离根尖15mm的伸长区NO3-净流速,两者均显示外排。在测量的溶液中,叶肉细胞的NO3-外排从235.09增加到290.23 pmol cm-2 s-1(图A),暴露于NaCl溶液中,细根中从123.53到157.51 pmol cm-2 s-1显着增加(p <0.05;图B)。在暴露于盐胁迫的植物中这些值比在对照中更高。当暴露于盐水溶液时,叶片和根部的NO3-流速增加,并且叶肉细胞中的外排量大于根伸长区域中的外排量。与非磁处理组中的流速相比,NO3-流速在暴露于磁场条件下的叶肉细胞中显示出显着更高的速率。吸收最大的为M4(290.23 pmol cm-2 s-1),最低吸收量为NM0(181.42 pmol cm-2 s-1)。然而,NO3-流速在根中表现出相反的模式,在伸长区域中的外排显着降低;NO3-最高外排为NM4(157.51 pmol cm-2 s-1),最低外排量为M0(38.05 pmol cm-2 s-1)

结果表明:NH4+的净流速不同于NO3-;叶肉细胞为吸收趋势(图A),根部为外排趋势(图B)。叶中NH4+的吸收显示出较低的绝对值。暴露于NaCl溶液(M4,NM4)的样品和暴露于对照处理(M0,NM0)的样品相比,M0显示出最大的流入量(-2518.85pmol cm-2 s-1),M4显示出第二大流出量(1164.15pmol cm-2 s-1),他们有着显着不同(p<0.05)。 此外,NM4中NH4+通量的绝对值与NM0非常接近,并且它们彼此没有差异。相反,盐胁迫下新生长的细根中NH4+的外排高于对照中观察到的,并且M4显示出最高的外排量(186.83 pmolcm-2 s-1),与M0相比显着不同(p <0.05)。如在叶中观察到的,NM4中的NH4+外排与根中的NM0相似,并且数值没有差异。与盐水处理的效果不同,磁处理诱导NH4+的外排比非磁处理更大,并且M4和M0都显示出比NM4和NM0更高的值。这两个因素之间也存在显着的相互作用(p <0.05)

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:03


PLoS ONE NO调控红树耐盐机制文章发表

2013年8月19日,厦门大学郑海雷、陈娟利用NMT在PLoS ONE上发表了标题为Nitric Oxide Mediates Root K+/Na+ Balance in a Mangrove Plant, Kandelia obovata, by Enhancing the Expression of AKT1-Type K+ Channel and Na+/HAntiporter under High Salinity的研究成果。

 

  • 期刊:PLoS ONE
  • 主题:NO调控红树耐盐机制
  • 标题:Nitric Oxide Mediates Root K+/Na+ Balance in a Mangrove Plant, Kandelia obovata, by Enhancing the Expression of AKT1-Type K+ Channel and Na+/H+ Antiporter under High Salinity
  • 影响因子:3.730
  • 检测指标:Na+,K+流速
  • 检测部位:红树根(距离根尖20mm)
  • Na+,K+流实验处理方法:

红树幼苗,400mM NaCl/100mM SNP/400mM NaCl+100mM SNP处理15天,100 mM阿米洛利/500 mM钒酸盐/200 mM cPTIO瞬时处理

  • Na+,K+流实验测试液成份:

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2,0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH 6.0

  • 通讯作者:厦门大学郑海雷、陈娟

 

英文摘要

It is well known that nitric oxide (NO) enhances salt tolerance of glycophytes. However, the effect of NO on modulating ionic balance in halophytes is not very clear. This study focuses on the role of NO in mediating K+/Na+ balance in a mangrove species, Kandelia obovata Sheue, Liu and Yong.

We first analyzed the effects of sodium nitroprusside (SNP), an NO donor, on ion content and ion flux in the roots of K. obovata under high salinity. The results showed that 100 μM SNP significantly increased K+ content and Na+ efflux, but decreased Na+ content and K+ efflux. These effects of NO were reversed by specific NO synthesis inhibitor and scavenger, which confirmed the role of NO in retaining K+ and reducing Na+ in K. obovata roots.

Using western-blot analysis, we found that NO increased the protein expression of plasma membrane (PM) H+-ATPase and vacuolar Na+/H+ antiporter, which were crucial proteins for ionic balance. To further clarify the molecular mechanism of NO-modulated K+/Na+ balance, partial cDNA fragments of inward-rectifying K+ channel, PM Na+/H+ antiporter, PM H+-ATPase, vacuolar Na+/H+ antiporter and vacuolar H+-ATPase subunit c were isolated. Results of quantitative real-time PCR showed that NO increased the relative expression levels of these genes, while this increase was blocked by NO synthesis inhibitors and scavenger.

Above results indicate that NO greatly contribute to K+/Na+ balance in high salinity-treated K. obovata roots, by activating AKT1-type K+ channel and Na+/H+ antiporter, which are the critical components in K+/Na+ transport system.

 

中文摘要(谷歌机翻)

众所周知,一氧化氮(NO)增强了糖类植物的耐盐性。然而,NO对调节盐生植物中离子平衡的影响尚不十分清楚。本研究的重点是NO在红树植物Kandelia obovata Sheue,Liu和Yong中介导K+/Na+平衡的作用。

我们首先分析了NO供体硝普钠(SNP)对高盐度下K. obovata根部离子含量和离子通量的影响。结果表明,100μMSNP显着增加K+含量和Na+外排,但降低Na+含量和K+外排。特异性NO合成抑制剂和清除剂逆转了NO的这些作用,证实了NO在保留K+和减少K. obovata根中Na+中的作用。

使用western-blot分析,我们发现NO增加了质膜(PM)H+-ATPase和液泡Na+/H+逆向转运蛋白的蛋白表达,这是离子平衡的关键蛋白。为了进一步阐明NO调节的K+/Na+平衡的分子机制,分离了内向整流K+通道,PM Na+/H+逆向转运蛋白,PMH+-ATP酶,液泡Na+/H+逆向转运蛋白和液泡H+-ATPase亚基c的部分cDNA片段。定量实时PCR的结果显示NO增加了这些基因的相对表达水平,而这种增加被NO合成抑制剂和清除剂阻断。

以上结果表明NO通过激活AKT1型K+通道和Na+/H+反向转运蛋白,在高盐度处理的K. obovata根中对K+/Na+平衡有很大贡献,这是K+/Na+转运系统的关键组分。

Effects of NaCl and SNP on K+ and Na+ fluxes in K. obovata roots. After 15 days of exposure to NaCl (400 mM), SNP (100 mM) and NaCl (400 mM)+SNP (100 mM), the net K+ (A) and Na+ (C) fluxes from the mature root zone (20 mm from the tip) of K. obovata seedlings. The positive value in the figures represents the net influx and negative value represents the net efflux. Each point represents the mean value of four individual roots and bars represent the SE of the mean. The mean fluxes of K+ (B) and Na+ (D) within the measuring periods are shown. Columns labeled with different letters indicates significantly different at P,0.05.

 

文章链接:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0071543

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:09


Plant Science 野大麦对盐胁迫时间的Na+、K+协同响应文章发表

2012年8月16日,中国农科院兰州畜牧与兽药研究所王晓力副研究员同兰州大学张金林副教授利用NMT在Plant Science上发表了标题为The coordinated regulation of Na+ and K+ in Hordeum brevisubulatum responding to time of salt stress的研究成果。

 

  • 期刊:Plant Science
  • 主题:响应盐胁迫时间的大麦Na+和K+的调控
  • 标题:The coordinated regulation of Na+and K+ in Hordeum brevisubulatum responding to time of salt stress
  • 影响因子:3.362
  • 检测指标:Na+,K+流速
  • 检测部位:野大麦根尖部位
  • Na+,K+流实验处理方法:

四叶期大麦,0/100mM NaCl处理7天,100mM NaCl处理60天

  • Na+,K+流实验测试液成份:

0.1 mMKCl, 0.1 mM CaC12, 0.1 mM MgC12, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4,0.3 mM MES, pH 6.0

  • 通讯作者:中国农科院兰州畜牧与兽药研究所王晓力、兰州大学张金林

 

英文摘要

Hordeum brevisubulatum, called as wild barley, is a useful monocotyledonous halophyte for soil improvement in northern China. Although previously studied, its main salt tolerance mechanism remained controversial.

The current work showed that shoot Na+ concentration was increased rapidly with stress time and significantly higher than in wheat during 0–168 h of 100 mM NaCl treatment. Similar results were also found under 25 and 50 mM NaCl treatments. Even K+ was increased from 0.01 to 50 mM in the cultural solution, no significant effect was found on tissue Na+ concentrations. Interestingly, shoot growth was improved, and stronger root activity was maintained in H.

brevisubulatum compared with wheat after 7 days treatment of 100 mM NaCl. To investigate the long-term stress impact on tissue Na+, 100 mM NaCl was prolonged to 60 days. The maximum values of Na+ concentrations were observed at 7th in shoot and 14th day in roots, respectively, and then decreased gradually. Micro-electrode ion flux estimation was used and it was found that increasing Na+ efflux while maintaining K+ influx were the major strategies to reduce the Na+ concentration during long-term salt stress. Moreover, leaf Na+ secretions showed little contribution to the tissue Na+ decrease.

Thereby, the physiological mechanism for H. brevisubulatum to survive from long-term salt stress was proposed that rapid Na+ accumulation occurred in the shoot to respond the initial salt shock, then Na+ efflux was triggered and K+ influx was activated to maintain a stable K+/Na+ ratio in tissues.

 

中文摘要(谷歌机翻)

大麦(Hordeum brevisubulatum),被称为野生大麦,是一种有用的单子叶植物盐生植物,用于中国北方的土壤改良。虽然以前研究过,但其主要的耐盐机制仍存在争议。

目前的工作表明,在100mM NaCl处理0-168小时期间,芽Na+浓度随胁迫时间迅速增加,并显着高于小麦。在25和50mM NaCl处理下也发现了类似的结果。甚至K+在培养液中从0.01增加到50mM,对组织Na+浓度没有显着影响。有趣的是,枝条生长得到改善,并且在H.中保持了更强的根系活力。

在处理100mM NaCl 7天后,将brevisubulatum与小麦进行比较。为了研究长期应激对组织Na+的影响,将100mM NaCl延长至60天。在根中第7天和第14天分别观察到Na+浓度的最大值,然后逐渐下降。使用微电极离子通量估计并且发现在保持K+流入的同时增加Na+流出是在长期盐胁迫期间降低Na+浓度的主要策略。此外,叶Na+分泌物对组织Na+的贡献很小。

因此,提出了H. brevisubulatum在长期盐胁迫下存活的生理机制,即在芽中发生快速Na+积累以响应初始盐胁迫,然后触发Na+流出并激活K+流入以维持稳定的K+/Na+组织中的比例。

Fig. 4. Net Na+ flux of H. brevisubulatum test by MIFE between 50 and 390 s in mea-suring solution after 0 and 100 mM NaCl treatment (increased stepwise with 25 mM per 12 h) in modified Hoagland solution for 7 d and 100 mM NaCl for 60 d. Roots (with shoots retained) were incubated in the measuring solution to equilibrate for 15 min in advance. Steady-state ion fluxes were then recorded until the values variation amplitude is relatively stable. Ten plants for H. brevisubulatum were pooled in each replicate (n = 6). Values are means ± SD and bars indicate SD.

 

文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945216303193?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:12


Front Plant Sci 甘草盐敏感信号网络文章发表

2017年8月14日,中央民族大学夏建新、北京林业大学陈少良利用NMT在Frontiers in Plant Science上发表了标题为Salt-Sensitive Signaling Networks in the Mediation of K+/Na+ Homeostasis Gene Expression in Glycyrrhiza uralensis Roots的文章。

 

  • 期刊:Frontiers in Plant Science
  • 主题:盐敏感信号网络在甘草根中Na+/K+稳态基因表达的调控
  • 标题:Salt-Sensitive Signaling Networks in the Mediation of K+/Na+ Homeostasis Gene Expression in Glycyrrhiza uralensis Roots
  • 影响因子:4.298
  • 检测指标:Na+,K+,H+流速
  • 检测部位:甘草根(距离根尖200、500、700、1000、1300、1700、2000、2300、2700μm)
  • Na+,K+,H+流实验处理方法:

两周的甘草幼苗,0/100mM NaCl处理24小时后,促进剂(Ca2+, H2O2, SNP, and ATP)或者抑制剂(阿米洛利,原钒酸钠,TEA,LaCl3,DMTU,cPTIO和PPADs)处理30min

  • Na+,K+,H+流实验测试液成份:

0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl

  • 通讯作者:中央民族大学夏建新、北京林业大学陈少良

 

英文摘要

We investigated the effects of salt-sensitive signaling molecules on ionic fluxes and gene expression related to K+/Na+ homeostasis in a perennial herb, Glycyrrhiza uralensis, during short-term NaCl stress (100 mM, 24 h). Salt treatment caused more pronounced Na+ accumulation in root cells than in leaf cells. Na+ ions were mostly compartmentalized in vacuoles. Roots exposed to NaCl showed increased levels of extracellular ATP (eATP), cytosolic Ca2+, H2O2, and NO.

Steady-state flux recordings revealed that these salt-sensitive signaling molecules enhanced NaCl-responsive Na+ efflux, due to the activated Na+/H+ antiport system in the plasma membrane (PM). Moreover, salt-elicited K+ efflux, which was mediated by depolarization-activated cation channels, was reduced with the addition of Ca2+, H2O2, NO, and eATP. The salt-adaptive effects of these molecules (Na+ extrusion and K+ maintenance) were reduced by pharmacological agents, including LaCl3 (a PM Ca2+ channel inhibitor), DMTU (a reactive oxygen species scavenger), cPTIO (an NO scavenger), or PPADS (an antagonist of animal PM purine P2 receptors).

RT-qPCR data showed that the activation of the PM Na+/H+ antiport system in salinized roots most likely resulted from the upregulation of two genes, GuSOS1 and GuAHA, which encoded the PM Na+/H+ antiporter, salt overly sensitive 1 (SOS1), and H+-ATPase, respectively. Clear interactions occurred between these salt-sensitive agonists to accelerate transcription of salt-responsive signaling pathway genes in G. uralensis roots.

For example, Ca2+, H2O2, NO, and eATP promoted transcription of GuSOS3 (salt overly sensitive 3) and/or GuCIPK (CBL-interacting protein kinase) to activate the predominant Ca2+-SOS signaling pathway in salinized liquorice roots. eATP, a novel player in the salt response of G. uralensis, increased the transcription of GuSOS3, GuCIPK, GuRbohD (respiratory burst oxidase homolog protein D), GuNIR (nitrate reductase), GuMAPK3, and GuMAPK6 (the mitogen-activated protein kinases 3 and 6). Moreover, GuMAPK3 and GuMAPK6 expression levels were enhanced by H2O2 in NaCl-stressed G. uralensis roots.

Our results indicated that eATP triggered downstream components and interacted with Ca2+, H2O2, and NO signaling to maintain K+/Na+ homeostasis. We propose that a multiple signaling network regulated K+/Na+ homeostasis in NaCl-stressed G. uralensis roots.

 

中文摘要(谷歌机翻)

我们在短期NaCl胁迫(100 mM,24 h)期间研究了盐敏感信号分子对多年生草本植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)中离子通量和与K+ /Na+稳态相关的基因表达的影响。盐处理导致根细胞中Na+积累比叶细胞更明显。 Na+离子主要在液泡中分隔。暴露于NaCl的根表现出细胞外ATP(eATP),细胞溶质Ca2+,H2O2和NO水平的增加。

稳态通量记录显示,由于质膜(PM)中激活的Na+/H+反向运输系统,这些盐敏感信号分子增强了NaCl响应性Na+流出。此外,由去极化激活的阳离子通道介导的盐诱导的K+流出通过添加Ca2+,H2O2,NO和eATP而降低。这些分子的盐适应性作用(Na+挤压和K+维持)通过药理学试剂减少,包括LaCl3(PMCa2+通道抑制剂),DMTU(活性氧清除剂),cPTIO(NO清除剂)或PPADS(动物PM嘌呤P2受体的拮抗剂。

RT-qPCR数据显示盐化根中PM Na+/H+反向运输系统的激活最有可能是由于编码PM Na+/H+逆向转运蛋白,盐过度敏感1(SOS1)的两个基因GuSOS1和GuAHA的上调,和H+-ATPase。这些盐敏感激动剂之间发生明显的相互作用,以加速G. uralensis根中盐响应信号通路基因的转录。

例如,Ca2+,H2O2,NO和eATP促进GuSOS3(盐过度敏感3)和/或GuCIPK(CBL相互作用蛋白激酶)的转录以激活盐化甘草根中的主要Ca2+-SOS信号传导途径。eATP,一种新的G. uralensis盐响应的参与者,增加了GuSOS3,GuCIPK,GuRbohD(呼吸爆发氧化酶同源蛋白D),GuNIR(硝酸还原酶),GuMAPK3和GuMAPK6(丝裂原活化蛋白激酶3)的转录和6)。此外,在NaCl胁迫的G. uralensis根中,H2O2增强了GuMAPK3和GuMAPK6的表达水平。

我们的结果表明,eATP触发下游组分并与Ca2+,H2O2和NO信号相互作用以维持K+/Na+稳态。我们提出多重信号网络调节NaCl胁迫的G. uralensis根中的K+/Na+稳态。

(A) Na+ and (B) K+ were measured along the root axis at the apical zones (200–2700 µm from the root tip) in no-salt (left panels) and salt-stressed (center panels) conditions. Each point represents the mean of five to six individual plants. ∗P < 0.05, ∗∗P < 0.01,
∗∗∗P < 0.001, compared to controls. (Right panels) Means of Na+ and K+ fluxes at all measurement points, in no-salt (–NaCl) and salt-stressed (+NaCl) plants. Bars (±SD) represent the means of five to six individual plants; different letters (a, b, c, and d) indicate significant differences (P < 0.05) between treatments.

 

文章链接:
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2017.01403/full

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:15


AQUAT TOXICOL:约克大学丨盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响

  • 期刊:Aquatic toxicology
  • 主题:盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响(Na+流)
  • 标题:Impact of salt-contaminated freshwater on osmoregulation and tracheal gill function in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida
  • 影响因子:3.884
  • 检测指标: Na+流速
  • 检测部位:气管鳃丝中心轴
  • Na+流实验处理方法:

长约20mm的蜉蝣在FW(Freshwater)对照条件或SCW(Salt-contaminated water)处理7天

  • Na+流实验测试液成份:

0.5mM NaCl,206.5mM N-甲基-D-葡糖胺(NMDG)

  • 通讯作者:约克大学Andrew Donini、Fargol Nowghani

 

英文摘要

The impact of freshwater (FW) salinization on osmoregulation as well as tracheal gill morphology and function was examined in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida following exposure to salt contaminated water (SCW, 7.25 g/l NaCl) for a 7-day period.

Ionoregulatory homeostasis was perturbed in SCW exposed H. rigida nymphs as indicated by increased hemolymph Na+, K+ and Cl− levels as well as hemolymph pH and water content. Despite this, SCW did not alter gill Na+-K+-ATPase (NKA) or V-type H+-ATPase (VA) activity. In addition, NKA and VA immunolocalization in gill ionocytes did not show alterations in enzyme location or changes in ionocyte abundance.

The latter observation was confirmed using scanning electron microscopy (SEM) to examine exposed tracheal gill ionocyte numbers. Ionocyte surface morphometrics also revealed that SCW did not change individual ionocyte surface area or ionocyte fractional surface area. Nevertheless, analysis of Na+ movement across the tracheal gill of mayfly nymphs using scanning ion-selective electrode technique indicated that FW nymphs acquired Na+ from surrounding water, while tracheal gills of SCW nymphs had the capacity to secrete Na+.

Because Na+ secretion across the gill of SCW-exposed animals occurred in the absence of any change in (1) NKA and VA activity or (2) ionocyte numbers/surface exposure, it was reasoned that Na+ movement across the gill of SCW animals may be occurring, at least in part, through the paracellular pathway. The ultrastructure of tracheal gill septate junctions (SJs) supported this idea as they exhibited morphological alterations indicative of a leakier pathway. Data provide a first look at alterations in osmoregulatory mechanisms that allow H. rigida nymphs to tolerate sub-lethal salinization of their surroundings.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在暴露于盐污染的水(SCW,7.25g / l NaCl)7天后,在may fly(Hexflynia rigida)的若虫中检查淡水(FW)盐化对渗透调节以及气管鳃形态和功能的影响。

在SCW暴露的H. rigida若虫中扰乱了离子调节的体内平衡,如血淋巴Na+,K+和Cl-水平增加以及血淋巴pH和水含量所示。尽管如此,SCW没有改变鳃Na+ -K+ -ATP酶(NKA)或V型H+ -ATP酶(VA)活性。此外,鳃离子细胞中的NKA和VA免疫定位没有显示酶位置的改变或离子细胞丰度的变化。

使用扫描电子显微镜(SEM)确认后一观察结果以检查暴露的气管鳃离子细胞数。离子细胞表面形态测量也表明,SCW没有改变个体离子细胞表面积或离子细胞分数表面积。然而,使用扫描离子选择性电极技术分析穿过may may若虫的气管鳃的Na+运动表明FW若虫从周围水中获得Na+,而SCW若虫的气管鳃具有分泌Na+的能力。

因为在SCW暴露的动物的鳃上Na+分泌发生在(1)NKA和VA活性或(2)离子细胞数量/表面暴露没有任何变化的情况下,因此推测在SCW动物的鳃上Na+运动可能是至少部分地通过细胞旁路径发生。气管鳃隔膜交界处(SJs)的超微结构支持这一观点,因为它们表现出指示渗漏途径的形态学改变。数据首次提供了渗透调节机制的改变,这些改变使得H. rigida若虫能够耐受其周围环境的亚致死盐化。

结果表明,在RI至RVI六个不同区域,沿着蜉蝣的鳃在空间上检查Na+转运(图A)。在所测量的所有6个区域中,蜉蝣的鳃从周围的水中吸收Na+。在前4个鳃区域(RI-RIV)Na+吸收速率大于RV、RVI。相反,发现SCW蜉蝣的鳃在所检查的所有6个区域中分泌Na+,并且分泌速率的空间差异是显着的(图C),来自近端的前两个区域RI和RII比后4个区域的分泌速率要大很多。(图C)。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166445X18310634?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:20


Physiol Plantarum 耐盐旱文章

2012年8月9日,河北师范大学黄占景、肖艳红利用NMT在Physiologia Plantarum上发表了标题为A novel wheat α-amylase inhibitor gene, TaHPS, significantly improves the salt and drought tolerance of transgenic Arabidopsis的文章。

 

  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 主题:一种新型小麦α-淀粉酶抑制剂基因TaHPS显着提高了转基因拟南芥的耐盐性和耐旱性
  • 标题:A novel wheat α-amylase inhibitor gene, TaHPS, significantly improves the salt and drought tolerance of transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:3.656
  • 检测指标:Na+、K+、Ca2+流速
  • 检测部位:根、保卫细胞
  • Na+、K+、Ca2+流实验处理方法:

5天的小麦幼苗,0或200mM NaCl处理1天

  • Na+、K+、Ca2+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+(根):0.5mM NaCl,pH 6.0

Ca+、K+(保卫细胞):0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH 6.0

  • 通讯作者:河北师范大学黄占景、肖艳红

 

英文摘要

On the basis of microarray analyses of the salt‐tolerant wheat mutant RH8706‐49, a previously unreported salt‐induced gene, designated as TaHPS [Triticum aestivum hypothetical (HPS)‐like protein], was cloned.

Real‐time quantitative polymerase chain reaction analyses showed that expression of the gene was induced by abscisic acid, salt and drought. The encoded protein was found to be localized mainly in the plasma membranes. Transgenic Arabidopsis plants overexpressing TaHPS were more tolerant to salt and drought stresses than non‐transgenic wild‐type (WT) plants. Under salt stress, the root cells of the transgenic plants secreted more Na+ and guard cells took up more Ca2+ ions. Compared with wild‐type plants, TaHPS‐expressing transgenic plants showed significantly lower amylase activity and glucose and malic acid levels.

Our results showed that the expression of TaHPS inhibited amylase activity, which subsequently led to a closure of stomatal apertures and thus improved plant tolerance to salt and drought.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在耐盐小麦突变体RH8706-49的微阵列分析的基础上,克隆了先前未报道的盐诱导基因,命名为TaHPS [Triticum aestivum hypothetical(HPS)-like protein]。

实时定量聚合酶链反应分析表明,该基因的表达是由脱落酸,盐和干旱诱导的。发现编码的蛋白质主要位于质膜中。与非转基因野生型(WT)植物相比,过表达TaHPS的转基因拟南芥植物对盐和干旱胁迫更耐受。在盐胁迫下,转基因植物的根细胞分泌更多的Na+,保卫细胞吸收更多的Ca2+离子。与野生型植物相比,表达TaHPS的转基因植物显示出显着更低的淀粉酶活性和葡萄糖和苹果酸水平。

我们的研究结果表明,TaHPS的表达抑制了淀粉酶活性,随后导致气孔孔闭合,从而提高了植物对盐和干旱的耐受性。

Phenotypes of plants treated with NaCl and PEG for three weeks. (A) Treated with 0 mM NaCl for 3 weeks.Non-destructive determination of centrifugal flow and fluxes.(A) Flow and fluxes of Na+ in root cells.

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1399-3054.2012.01707.x

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:23


FOOD CHEM:南京农大丨钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导

  • 期刊:Food Chemistry
  • 主题:钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导(钙信号)
  • 标题:Ca2+ involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in germinated hulless barley under NaCl stress
  • 影响因子:5.399
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测部位:根尖细胞
  • Ca2+流实验处理方法:

三日龄的大麦幼苗,60mM NaCl、60mM NaCl + 0.5mM GABA、60mM NaCl + 0.1mM 3-MP分别处理四天和六天

  • Ca2+流实验测试液成份:

0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4,ph 6.0

  • 通讯作者:南京农业大学杨润强、马燕

 

英文摘要

In this study, in order to investigate the role of Ca2+ in GABA signal transduction involved in phenolics accumulation in barley seedlings under NaCl stress, the seedlings were treated with exogenous GABA and its synthesis inhibitor, 3-mercaplopropionic acid (3-MP), as well as Ca2+ channel blockers La3+, Ca2+ chelator EGTA, and Ca2+ release channel inhibitor 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB).

The results showed that GABA significantly enhanced phenolics, calcium and calmodulin content. It also induced Ca2+ influx in barley root tips cells, and altered the distribution of Ca2+, making calcium precipitates more uniform and intensive. While, 3-MP treatment led to opposite changes, which suggested that GABA was essential for calcium content increase. In addition, accumulation of phenolics was inhibited by LaCl3, EGTA and 2-APB treatments, and this inhibition could be alleviated partly by exogenous GABA.

Taken together, Ca2+ was involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in barley seedlings under NaCl stress.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在本研究中,为了研究Ca2+在NaCl胁迫下大麦幼苗中酚类物质积累的GABA信号转导中的作用,用外源GABA及其合成抑制剂3-巯基丙酸(3-MP)处理幼苗。以及Ca2+通道阻滞剂La3+,Ca2+螯合剂EGTA和Ca2+释放通道抑制剂2-氨基乙氧基二苯基硼酸盐(2-APB)。

结果表明,GABA显着增强了酚类,钙和钙调蛋白的含量。它还诱导大麦根尖细胞内的Ca2+流入,并改变Ca2+的分布,使钙沉淀更均匀和密集。然而,3-MP处理导致相反的变化,这表明GABA对钙含量的增加至关重要。此外,LaCl3,EGTA和2-APB处理抑制了酚类物质的积累,这种抑制作用可以通过外源性GABA部分缓解。

总之,Ca2+参与了NaCl胁迫下大麦幼苗中酚类物质积累的GABA信号转导。

结果表明,对照大麦幼苗根尖Ca2+外排,与对照相比,NaCl处理引起的Ca2+由外排向吸收转变。GABA处理得到稳定的Ca2+吸收,其中处理6天的吸收明显高于处理4天吸收。GAD抑制剂(3-MP)在不同处理时期产生了不同的趋势,与单独使用NaCl处理相比,第4天Ca2+的外排速率显着增加,但第6天Ca2+流入量较弱。
注:CK表示大麦用蒸馏水喷洒; N表示60mM NaCl处理; NG表示60mM NaCl + 0.5mM GABA处理; NM表示60mM NaCl + 0.1mM 3-MP处理。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590157519300252?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:26


JIPB:山东农大、枣庄学院丨TaPUB1提升小麦耐盐性机制

  • 期刊:J Integr Plant Biol
  • 主题:TaPUB1提升小麦耐盐性机制
  • 标题:The involvement of wheat (Triticum aestivum L.) U-box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 in salt stress tolerance
  • 影响因子:3.129
  • 检测指标:Na+、K+、H+流速
  • 检测部位:根部分生区
  • Na+、K+、H+流实验处理方法:

7日龄小麦,200mM NaCl瞬时胁迫处理/200uM NaC处理7天

  • Na+、K+、H+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+/H+:0.5mM NaCl ,0.3mM MES,pH6.0

K+/H+:0.1mM KCl ,0.3mM MES,pH6.0

  • 通讯作者:山东农业大学王玮、枣庄学院王文强

 

英文摘要

U‐box E3 ubiquitin ligases play important roles in the ubiquitin/26S proteasome machinery and in abiotic stress responses. TaPUB1‐overexpressing wheat (Triticum aestivum L.) were generated to evaluate its function in salt tolerance. These plants were more salt stress tolerance during seedling and flowering stages, whereas the TaPUB1‐RNAi‐mediated knock‐down transgenic wheat showed more salt stress sensitivity than the wild type (WT).

TaPUB1 overexpression up‐regulated the expression of genes related to ion channels and increased the net root Na+ efflux, but decreased the net K+ efflux and H+ influx, thereby maintaining a low cytosolic Na+/K+ ratio, compared with the WT. However, RNAi‐mediated knock‐down plants showed the opposite response to salt stress. TaPUB1 could induce the expression of some genes that improved the antioxidant capacity of plants under salt stress. TaPUB1 also interacted with TaMP (Triticum aestivum.α‐mannosidase protein), a regulator playing an important role in salt response in yeast and in plants.

Thus, low cytosolic Na+/K+ ratios and better antioxidant enzyme activities could be maintained in wheat with overexpression of TaPUB1 under salt stress. Therefore, we conclude that the U‐box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 positively regulates salt stress tolerance in wheat.

 

中文摘要(谷歌机翻)

U-box E3泛素连接酶在泛素/ 26S蛋白酶体机制和非生物应激反应中起重要作用。产生TaPUB1-过表达的小麦(Triticum aestivum L.)以评估其在耐盐性中的功能。这些植物在幼苗和开花期间具有更多的盐胁迫耐受性,而TaPUB1-RNAi介导的敲低转基因小麦显示出比野生型(WT)更多的盐胁迫敏感性。

与WT相比,TaPUB1过表达上调与离子通道相关的基因的表达并增加净根Na +流出,但降低净K +流出和H +流入,从而维持低细胞溶质Na + / K +比率。然而,RNAi介导的敲低植物显示出对盐胁迫的相反反应。TaPUB1可诱导某些基因的表达,从而提高盐胁迫下植物的抗氧化能力。TaPUB1还与TaMP(Triticumaestivum.α-甘露糖苷酶蛋白)相互作用,TaMPUB是一种在酵母和植物中的盐响应中起重要作用的调节剂。

因此,在盐胁迫下过表达TaPUB1的小麦中可以维持较低的细胞溶质Na + / K +比率和较好的抗氧化酶活性。因此,我们得出结论,U-box E3泛素连接酶TaPUB1正调节小麦的盐胁迫耐受性。

Figure 4. Accumulation of Na+ and K+ in transgenic and WT plants under normal and salt stress conditions (E) The Na+/K+ ratio in the roots of transgenic and WT plants exposed to 0 mM and 200 mM NaCl. (F and G) Quantification of Na+ and K+ content in leaves of transgenic and WT plants without and with 200 mM NaCl treatment. (H) The Na+/K+ ratio in the leaves of transgenic and WT plants exposed to 0 mM and 200 mM NaCl. The data were presented as the mean ±SD of three independent experiments. Asterisks above each column indicate statistical differences to the WT plants (*P<0.05; **P<0.01).

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.12842

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:28


EEB:西北农林科技大学丨MsPIP2; 2提升转基因拟南芥耐盐性

  • 期刊:Environmental and Experimental Botany(EEB)
  • 主题:MsPIP2; 2提升转基因拟南芥耐盐性
  • 标题:MsPIP2; 2, a novel aquaporin gene from Medicago sativa, confers salt tolerance in transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:3.712
  • 检测指标: Na+、K+流速
  • 检测部位:伸长区,距离根尖550-600μm
  • Na+、K+流实验处理方法:

7日龄拟南芥,150mM NaCl处理24小时

  • Na+、K+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+:0.5mMNaCl ,0.3mM MES,pH6.0
K+:0.1mMKCl ,0.3mM MES,pH6.0

  • 通讯作者:西北农林科技大学杨培志

 

英文摘要

Aquaporins (AQPs) are channel proteins that facilitate water transport across cell membranes and play important roles in many biological processes. However, most AQP functions are still poorly understood in the plant kingdom. Here, MsPIP2;2 was isolated and identified from alfalfa (Medicago sativa). MsPIP2;2 was localized to the plasma membrane, and its expression was induced by salt and abscisic acid (ABA) treatment. Overexpression of MsPIP2;2 in Arabidopsis increased the seed germination rate, seedling root length, survival rate, proline content and antioxidant defence activity and decreased cell membrane damage and reactive oxygen species (ROS) accumulation compared to those in WT under salt stress.

The salt tolerance of MsPIP2;2 was affected by Ca2+ and pH in transgenic Arabidopsis plants. MsPIP2;2-overexpressing plants maintained a better K+/Na+ ratio and higher Ca2+ content under salt stress. The higher K+/Na+ maintenance in transgenic plants was mainly achieved by increasing Na+ efflux and K+ retention in roots via regulating the expression of the related ion channel genes. Stress-responsive genes, including P5CS1, RD29A, DREB2 and KIN2, were upregulated in transgenic plants under salt stress.

These results suggest that MsPIP2;2 confers salt tolerance by regulating antioxidant defence system-mediated ROS scavenging, K/Na ion homeostasis and stress-responsive gene expression in plants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

水通道蛋白(AQPs)是促进水跨细胞膜转运的通道蛋白,在许多生物过程中起重要作用。然而,大多数AQP功能在植物界仍然知之甚少。在此,从紫花苜蓿(Medicago sativa)中分离并鉴定了MsPIP2; 2。MsPIP2; 2定位于质膜,其表达由盐和脱落酸(ABA)处理诱导。与盐胁迫下WT相比,拟南芥中MsPIP2; 2的过量表达提高了种子萌发率,幼苗根长,存活率,脯氨酸含量和抗氧化防御活性,降低了细胞膜损伤和活性氧(ROS)积累。

MsPIP2; 2的耐盐性受转基因拟南芥植物中Ca2+和pH的影响。MsPIP2; 2过表达植物在盐胁迫下保持更好的K+ / Na+比率和更高的Ca2+含量。转基因植物中较高的K+ / Na+维持率主要通过调节相关离子通道基因的表达来增加根中的Na+流出和K+保留来实现。应激反应基因,包括P5CS1,RD29A,DREB2和KIN2,在盐胁迫下在转基因植物中上调。

这些结果表明,MsPIP2; 2通过调节抗氧化防御系统介导的ROS清除,K / Na离子稳态和植物中的应激反应基因表达来赋予耐盐性。

Fig. 9. The net flux of Na+ and K+ at the root tip elongation zones of 7-day-old Arabidopsis seedlings. (A) The net Na+ flux under normal conditions (0 mM NaCl). (B) The net Na+ flux after 150 mM NaCl stress. (C) The mean Na+ flux. (D) The net K+ flux under normal conditions (0 mM NaCl). (E) The net K+ flux after 150 mM NaCl stress. (F) The mean K+ flux. Bars represent the mean ± SE (n = 3). Asterisks and double asterisks above the bars indicate significant differences between the transgenic lines and the WT under the same growth conditions: *, P < 0.05; **, P < 0.01.

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847219300036

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:31


JXB:华中农大丨南瓜和黄瓜耐盐性差异的分子机制

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:南瓜和黄瓜耐盐性差异的分子机制
  • 标题:Tissue-specific respiratory burst oxidase homologue -dependent H2O2 signaling to the plasma membrane H+-ATPase confers potassium uptake and salinity tolerance in Cucurbitaceae
  • 影响因子:5.360
  • 检测指标: K+流速
  • 检测部位:距离根尖1mm
  • K+流实验处理方法:

5日龄黄瓜幼苗,75mM NaCl处理24小时

  • K+流实验测试液成分:

0.5mM KCl,0.1mM CaCl2,pH 5.7

  • 作者:华中农业大学别之龙、黄远

 

英文摘要

Potassium (K+) is a critical determinant ofsalinity tolerance, and H2O2 has been recognised as an important signalingmolecule that mediates many physiological responses. However, the details onhow H2O2 signaling regulates potassium uptake in the root under salt stressremain elusive. In this study, the salt sensitive cucumber and salt tolerantpumpkin which belong to the same family cucurbitaceae were used to answer theabove question.

Weshow that higher salt tolerance in pumpkin was related to its superior abilityfor K+ uptake and higher H2O2 accumulation in the root apex. Transcriptomeanalysis showed that salinity induced 5886 (3005 up and 2811 down) and 4679(3965 up and 714 down) differentially expressed genes (DEGs) in cucumber andpumpkin, respectively. DEGs encoding NADPH oxidase (RBOHD), 14-3-3 protein(GRF12), plasma membrane H+- ATPase (AHA1) and potassium transporter (HAK5)showed higher expression in pumpkin than cucumber under salinity stress.Treatment with a NADPH oxidase inhibitor diphenylene iodonium resulted in alower RBOHD, GRF12, AHA1 and HAK5 expression, reduced plasma membrane H+-ATPase activity, and smaller K+ uptake, resulting in a loss of salinitytolerance trait in pumpkin. The opposite results were obtained when the plantswere pre-treated with exogenous H2O2. Knocking out of RBOHD in pumpkin byCRISPR-Cas9 editing of coding sequences resulted in lower root apex H2O2 and K+content and GRF12, AHA1 and HAK5 expression, ultimately resulting in asalt-sensitive phenotype. However, ectopic expression of pumpkin RBOHD inArabidopsis led to the opposite effect.

Taken together, this study shows that RBOHD-dependent H2O2 signaling in the root apex is important for the pumpkin salttolerance and suggests a novel mechanism that confers this trait, namelyRBOHD-mediated transcriptional and post-translational activation of plasmamembrane H+-ATPase operating upstream of HAK5 K+ uptake transporters.

 

中文摘要(谷歌机翻)

钾(K+)是耐盐性的关键决定因素,H2O2已被认为是介导许多生理反应的重要信号分子。然而,关于H2O2信号如何在盐胁迫下调节根中钾吸收的细节仍然难以捉摸。在这项研究中,使用属于同一科葫芦科的盐敏感黄瓜和耐盐南瓜来回答上述问题。

我们表明,南瓜中较高的耐盐性与其对根尖的K +吸收能力和较高的H2O2积累有关。转录组分析显示盐度分别诱导黄瓜和南瓜中5886(3005上和下2811下)和4679(3965上和下714)差异表达基因(DEG)。在盐胁迫下,编码NADPH氧化酶(RBOHD),14-3-3蛋白(GRF12),质膜H+- ATP酶(AHA1)和钾转运蛋白(HAK5)的DEGs在南瓜中的表达高于黄瓜。用NADPH氧化酶抑制剂二亚苯基碘处理导致较低的RBOHD,GRF12,AHA1和HAK5表达,降低的质膜H+- ATP酶活性和较小的K+摄取,导致南瓜中盐度耐受性状的丧失。当用外源H2O2预处理植物时获得相反的结果。通过编码序列的CRISPR-Cas9编辑敲除南瓜中的RBOHD导致较低的根尖H2O2和K+含量以及GRF12,AHA1和HAK5表达,最终导致盐敏感表型。然而,拟南芥中南瓜RBOHD的异位表达导致相反的效果。

总之,本研究表明,根尖中依赖RBOHD的H2O2信号传导对南瓜耐盐性具有重要意义,并提示了一种赋予这种特性的新机制,即RBOHD介导的质膜H+-ATPase的转录和翻译后激活。 HAK5 K+摄取转运蛋白的上游。

Figure 7. Relative expression of GRF (14-3-3 protein), AHA (plasma membrane H+-ATPase) and HAK5 (high affinity K+ transporter) in the root apex of cucumber (A, C, E) and pumpkin (B, D, F) exposed to 75 mM NaCl for 24 h. (G) to (J): plasma membrane H+-ATPase activity and net K+ flux measured after 24 h of exposure to 75 mM NaCl stress from the root apex pre-treated for 1 h in solutions containing specific chemicals (DPI, an NADPH oxidase inhibitor, H2O2) in cucumber (G, I) and pumpkin (H, J). Values are the mean ± SE (n=4). Different letters indicate significant difference (P < 0.05) according to Duncan's multiple range tests. The gene ID for cucumber GRF, AHA and HAK5 is Csa3G890040 (GRF8), Csa1G045600 (AHA11) and Csa3G835810 (HAK5), and it is CmoCh01G016540 (GRF12), CmoCh11G003690 (AHA1) and CmoCh08G004000 (HAK5) for pumpkin.

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz328/5530665

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:34


New Phytol:中农丨PTP3ases调节棉花耐盐新机制

  • 期刊:New Phytologist
  • 主题:PTP3ases调节棉花耐盐新机制
  • 标题:Phosphatase GhDsPTP3a interacts with annexin protein GhANN8b to reversely regulate salt tolerance in cotton (Gossypium spp.)
  • 影响因子:7.299
  • 检测指标:Ca2+、Na+、K+流速
  • Ca2+流实验方法:

7d拟南芥,100 mM NaCl瞬时盐胁迫处理,检测距根尖1000微米的点

  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.1 % sucrose, pH 6.0
  • K+、Na+流实验方法:

· 5d拟南芥,0、100 mM NaCl处理24h,检测距根尖200微米的点
· 6d拟南芥,50 uM LaCl3+100 mM NaCl处理24h,检测距根尖200微米的点

  • K+、Na+流实验测试液成份:
    0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM NaCl,
    0.3 mM MES, pH 6.0
  • 作者:中国农业大学李芳军、穆春、得州农工大学单立波

 

英文摘要

Salinity is among the major factorslimiting crop production worldwide. Despite having moderate salt‐tolerance,cotton (Gossypium spp.) suffers severe yield losses to salinity stresses,largely due to being grown on saline‐alkali and drylands.

To identify genetic determinants conferringsalinity tolerance in cotton, we deployed a functional genomic screen using acotton cDNA library in a virus‐induced gene silencing (VIGS) vector. We have revealed thatsilencing of GhDsPTP3a, which encodes a protein phosphatase, increases cottontolerance to salt stress.

Yeast two‐hybrid screensindicated that GhDsPTP3a interacts with GhANN8b, an annexin protein, whichplays a positive role in regulating cotton response to salinity stress. Saltstress induces GhANN8b phosphorylation, which is subsequently dephosphorylated byGhDsPTP3a. Ectopic expression of GhDsPTP3a and GhANN8b oppositely regulatesplant salt tolerance and calcium influx. In addition, we have revealed thatsilencing of GhDsPTP3a or GhANN8b exerts opposing roles in regulating GhSOS1transcript levels, and ectopic expression of GhANN8b elevates Na+ efflux inArabidopsis under salinity stress.

Our study demonstrates that a cottonphosphatase GhDsPTP3a and an annexin protein GhANN8b interact and reverselymodulate Ca2+ and Na+ fluxes in cotton salinity responses.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐度是限制全球作物生产的主要因素之一。尽管具有适度的耐盐性,但棉花(Gossypium spp。)遭受盐度胁迫的严重产量损失,主要是由于在盐碱地和干旱地区生长。

为了鉴定赋予棉花耐盐性的遗传决定因子,我们在病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体中使用棉花cDNA文库部署了功能基因组筛选。我们已经发现,编码蛋白磷酸酶的GhDsPTP3a的沉默会增加棉花对盐胁迫的耐受性。

酵母双杂交筛选表明GhDsPTP3a与膜联蛋白GhANN8b相互作用,后者在调节棉花对盐胁迫的反应中起着积极作用。盐胁迫诱导GhANN8b磷酸化,其随后被GhDsPTP3a去磷酸化。GhDsPTP3a和GhANN8b的异位表达相反地调节植物盐耐受性和钙内流。此外,我们发现GhDsPTP3a或GhANN8b的沉默在调节GhSOS1转录水平中发挥相反的作用,并且GhANN8b的异位表达在盐胁迫下提高拟南芥中的Na+流出。

我们的研究表明棉花磷酸酶GhDsPTP3a和膜联蛋白GhANN8b在棉花盐度反应中相互作用并反向调节Ca2+和Na+通量。

(b) Ectopic-expression of GhDsPTP3a or GhANN8b alters extracellular Na+ efflux upon salt stress in live roots via NMT assay. (c) LaCl3 blocks GhANN8b-induced Na+ efflux upon salt stress in live roots via NMT assay.

 

文章链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nph.15850#accessDenialLayout

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:36


Plant J | 非损伤微测技术突出贡献奖获得者 抗盐成果

  • 期刊:Plant Journal
  • 主题:Plant J | 非损伤微测技术突出贡献奖获得者 最新抗盐成果
  • 标题:Root vacuolar Na+ sequestration but not exclusion from uptake correlates with barley salt tolerance
  • 影响因子:5.775
  • 检测指标:Na+、H+
  • 通讯作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,华中农业大学吴洪洪

 

英文摘要

Soil salinity is a major constraint for the global agricultural production. For many decades, Na+ exclusion from uptake has been the key trait targeted in breeding programs; yet, no major breakthrough in creating salt tolerant germplasm was achieved.

In this work, we have combined the MIFE technique for non‐invasive ion flux measurements with confocal fluorescence dye imaging technique to screen 45 accessions of barley to reveal the relative contribution of Na+ exclusion from the cytosol to the apoplast and its vacuolar sequestration in the root apex, for the overall salinity stress tolerance.

We show that Na+/H+ antiporter‐mediated Na+ extrusion from the root plays a minor role in the overall salt tolerance in barley. At the same time, a strong and positive correlation was found between root vacuolar Na+ sequestration ability and the overall salt tolerance. The inability of salt sensitive genotypes to sequester Na+ in root vacuoles was in a contrast to a significantly higher expression levels of both HvNHX1 tonoplast Na+/H+ antiporters and HvVP1 H+‐pumps compared with tolerant genotypes. This data is interpreted as a failure of sensitive varieties to prevent Na+ back‐leak into the cytosol and existence of a futile Na+ cycle at the tonoplast.

Taken together, our results demonstrated that root vacuolar Na+ sequestration but not exclusion from uptake played the main role in barley salinity tolerance and suggested that the focus of the breeding programs should be shifted from targeting genes mediating Na+ exclusion from uptake by roots to more efficient root vacuolar Na+ sequestration.

 

中文摘要(谷歌机翻)

土壤盐分是全球农业生产的主要制约因素。几十年来,Na+被吸收排除一直是育种计划的关键特征;然而,在制备耐盐种质方面没有取得重大突破。

在这项工作中,我们将非侵入性离子通量测量的MIFE技术与共聚焦荧光染料成像技术结合起来筛选45份大麦品种,以揭示Na+从细胞质中排斥到质外体的相对贡献及其在根中的液泡隔离顶点,对于整体盐度胁迫耐受性。

我们显示Na+/H+逆向转运蛋白介导的Na+从根部挤出在大麦的总体耐盐性中起着次要作用。同时,根液泡Na+螯合能力与总体耐盐性之间存在强烈的正相关关系。与耐受基因型相比,盐敏感基因型不能在根空泡中螯合Na+与HvNHX1液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白和HvVP1H+-泵的显着更高表达水平形成对比。该数据被解释为敏感品种的失败,以防止Na+背泄漏到胞质溶胶中并且在液泡膜中存在无效的Na+循环。

总之,我们的结果表明根液泡Na+隔离但不排除摄取在大麦耐盐性中起主要作用,并且表明育种计划的重点应该从靶向基因介导Na+排斥从根吸收到更有效的根液泡Na+隔离。

 


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/tpj.14424

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:26


Nature Commun | Na+/H+流与SOS抗盐(文献汇总)

中国农大郭岩课题组在Nature Communications在线发表题为Calcium-activated 14-3-3 proteins as a molecular switch in salt stress tolerance的研究成果。

研究揭示了14-3-3蛋白通过感受钙信号,选择性的结合和抑制SOS2和PKS5的激酶活性,并协同调控Na+/H+反向转运蛋白SOS1和质膜H+-ATPase活性,影响植物耐盐能力。

 

拟南芥根尖分生区Na+流结果

 

我们为您整理了利用非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)研究SOS基因家族的盐胁迫文章。

 

  • Co-expression of SpSOS1 and SpAHA1 in transgenic Arabidopsis plants improves salinity tolerance. BMC Plant Biology, 2019, 19(1):74.
  • Overexpression of the PtSOS2 gene improves tolerance to salt stress in transgenic poplar plants. Plant Biotechnology Journal, 2015, 13(7): 962-73.
  • Co-expression of the Arabidopsis SOS genes enhances salt tolerance in transgenic tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.). Protoplasma, 2014, 251(1):219-31.
  • SOS1 gene overexpression increased salt tolerance in transgenic tobacco by maintaining a higher K+/Na+ ratio. Journal of plant physiology, 2012, 169(3): 255-261.
  • Nax loci affect SOS1-like Na+/H+ exchanger expression and activity in wheat. Journal of Experimental Botany, 2016, 67(3):835-44.
  • Haem oxygenase modifies salinity tolerance in Arabidopsis by controlling K+ retention via regulation of the plasma membrane H+-ATPase and by altering SOS1 transcript levels in roots. Journal of Experimental Botany, 2013, 64(2): 471-481.
  • Na+-H+ antiporter activity of the SOS1 gene, lifetime imaging analysis and electrophysiological studies on Arabidopsis seedlings. Physiologia Plantarum, 2009,137(2):155-65.

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:49


JXB:华中农大别之龙|离子流揭示中国南瓜与印度南瓜的耐盐策略

2018年7月,华中农大园艺林学学院别之龙教授团队关于不同遗传背景南瓜材料耐盐性策略差异的研究成果在Journal of Experimental Botany上发表题为An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species的研究成果。牛蒙亮、陈晨、谢俊俊为本文共同第一作者,别之龙、黄远为并列通讯作者。

 

葫芦科中南瓜具有较强的耐盐性,在瓜类嫁接中广泛用作黄瓜、西瓜等盐敏感材料的砧木,具有较强的限制Na+等盐害离子向地上部运转的能力,其中生产中的南瓜砧木多为中印南瓜杂合体(Cucurbita maxima × Cucurbita moschata)材料。

 

前期研究发现,中国南瓜(Cucurbita moschata)和印度南瓜(Cucurbita maxima)二者具有显著差异的Na+积累模式与耐盐能力(A shoot based Na+ tolerance mechanism observed in pumpkin—An important consideration for screening salt tolerant rootstocks. 2017, Scientia Horticulturae, 218:38-47.),某些特殊的南瓜材料在维持叶片中高Na+含量的同时依然具有极强的耐盐能力,这引起了研究者对这些材料耐盐策略的兴趣,其Na+转运过程具有哪些不同寻常之处?

 

研究利用MIFE®(非损伤微测技术的一种,澳大利亚塔斯马尼亚大学SergeyShabala教授提供),详细对比了两类南瓜材料在NaCl胁迫后根尖、叶脉、叶肉中Na+、K+等离子的流速情况相。结果发现,相比中国南瓜,印度南瓜在NaCl胁迫下向叶脉的皮层细胞和木质部薄壁组织中转运更多的Na+避免其在叶肉中卸载。同时,盐胁迫下印度南瓜在根系和叶肉中具有更低的K+外流趋势,从而有效维持细胞内较高的K+/Na+比。

100 mM NaCl实时刺激下,叶肉细胞、叶脉、根系的K+流变化。负值表示外排,正值表示吸收。

 

该文章利用了非损伤微测技术比较了两类嫁接生产中常见的砧木南瓜耐盐性与Na+、K+转运模式之间的联系,是利用此类技术在植物根系、叶脉及叶肉中整合应用的代表。

 

截至2018年底,别之龙教授课题组已经利用非损伤微测技术发表3篇SCI文章,均为抗盐研究,累计影响因子14.84。文章信息如下:

 

An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species. Journal of Experimental Botany. 2018, 69(20):4945-4960.

 

Root respiratory burst oxidase homologue-dependent H2O2 production confers salt tolerance on a grafted cucumber by controlling Na+ exclusion and stomatal closure. Journal of Experimental Botany. 2018, 69(14):3465-3476.(JXB:华中农大别之龙NMT揭示嫁接黄瓜根源H2O2促耐盐机制)

 

Scanning ion-selective electrode technique and X-ray microanalysis provide direct evidence of contrasting Na+ transport ability from root to shoot in salt-sensitive cucumber and salt-tolerant pumpkin under NaCl stress. Physiologia Plantarum. 2014, 152(4):738-48.

 

致 谢

感谢本文第一作者牛蒙亮博士供稿。
欢迎大家联系我们踊跃投稿,010-8262 4800。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:52


SCI REP-UK :山东农大丨NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢

  • 期刊:Scientific Report
  • 主题:NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测样品:杨树根伸长区(距根尖15mm)和叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流实验处理方法:

4周龄杨树幼苗,分别经0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)处理

  • NH4+、NO3-流实验测试液成份:
    NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
    NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

 

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse. Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了盆栽的“ Neva”杨树的盆栽实验,以评估在受控条件下温室中磁化盐水(MTSW)对氮素代谢是否有积极作用。经过30天的处理后,根据田间实验和实验室分析确定了生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果表明:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化作用导致根部的硝酸盐氮(NO3-N)含量比叶片中的增加更大,同时伴随着更大的NO3-流出量和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中的铵态氮(NH4+ -N)含量更高,并且比根部更高地吸收了净NH4 +。(4)磁化刺激谷氨酰胺合酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而叶片中谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度增加,而根部减少,谷胱甘肽总含量增加。

总体而言,这些结果表明,MTSW对田间条件下的氮转运有一些有益的影响,尤其是对于平衡NO3- -N和NH4+ -N的分布。此外,这些发现证实了将低质水用于农业的潜力。



结果表明:对于NO3-,叶肉细胞和根伸长区均表现为外排。存在NaCl胁迫时,磁疗前后,叶肉细胞的NO3-外排速率从235.09 pmol·cm-2·s-1(NM4)增加到290.23 pmol·cm-2·s-1(M4);经NaCl胁迫后,根伸长区的NO3-外排速率从123.53 pmol·cm-2·s-1(M4)增加到157.51 pmol·cm-2·s-1(NM4)。

至于NH4+,叶肉细胞表现为吸收而根伸长区表现为外排。经NaCl胁迫后,叶肉细胞的NH4+吸收速率降低,NM0和NM4并无显著差异。但在根伸长区,NaCl胁迫后NH4+外排速率更高,M4的外排速率达到了186.83 pmol·cm-2·s-1。

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:07


PCP李银心:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶可促植物保钾缓解质膜去极化

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶可促植物保钾缓解质膜去极化
  • 期刊:Plant & Cell Physiology
  • 影响因子:4.062
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability
  • 作者:中科院植物所李银心、吕素莲、台方

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

盐角草根细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐诱导的脂类改变在许多植物物种中已有报道,然而,脂类生物合成和代谢如何调控,脂类在植物耐盐性中如何发挥作用的研究却少得多。在本研究中,盐角草细胞质膜(PM)中磷脂酰丝氨酸(PS)含量明显高于拟南芥。随后从盐角草中分离到一个编码磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的基因,命名为SePSS。多重比对和系统发育分析表明,SePSS属于碱基交换型PSS,位于内质网。在400或800 mM NaCl胁迫下,SePSS在盐角草悬浮细胞中的失活导致PS含量降低,细胞存活率降低,PM去极化和K+外排增加。相比之下,SePSS的上调导致拟南芥PS和磷脂酰乙醇胺(PE)水平升高,耐盐性增强,同时转基因株系中活性氧积累比WT低,膜损伤较少,PM去极化较少,K+/Na+较高。这些结果表明,PS水平与植物耐盐性呈正相关,SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性,进而调节PM电位和通透性,维持离子稳态。本研究的工作内容为改善植物在多重胁迫下的生长提供了一个潜在的策略。

 

离子/分子流实验处理

0、400、800 mM NaCl处理2 h

 

离子/分子流实验结果

盐胁迫下,植物的PM常常会发生去极化,导致K+从细胞中渗出。为了研究SePSS在盐胁迫下调节膜电位的可能作用,分别用0、400和800 mM NaCl处理空载体(empty vector,EV)细胞和SePSS-RNAi细胞。采用非损伤微测技术(NMT)检测K+净流速,与无盐处理相比,400和800 mM NaCl处理使EV细胞K+内流减少,800 mM NaCl处理使SePSS-RNAi细胞K+由内流转为外排(图1)。这些结果表明,敲除SePSS可能会加剧NaCl诱导的PM去极化,从而导致K+从细胞中渗漏。

图1. 在不同NaCl浓度下盐角草细胞的净K+流速

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,PM中PS含量增加,盐角草的PS含量明显高于拟南芥。
  • SePSS编码一种位于内质网的磷脂酰丝氨酸合成酶。
  • 盐处理可诱导SePSS表达。
  • 敲除盐角草细胞中的SePSS导致耐盐性降低。
  • 过表达SePSS增加了拟南芥PM中PS和PE的表达。
  • 过表达SePSS使拟南芥的膜损伤更小,耐盐性更高。
  • 盐胁迫下转基因拟南芥根系PM去极化发生较少。
  • 盐胁迫下转基因拟南芥K+积累增加,Na+积累减少。

 

结论

本研究结果表明,组成性(constitutively)高的PS含量有利于盐角草的耐盐性。SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性。PS含量的增加可以维持PM的去极化和膜的通透性,从而维持PM的稳定性,进而维持盐胁迫下K+/Na+的稳态。考虑到PM的特性,本研究的工作内容可能为改善植物在多重胁迫下的生长提供一个潜在的策略。对可以与PS相互作用的蛋白质的进一步研究将增进本研究对PS在植物耐盐性中的作用的了解。此外,未来研究盐角草对盐胁迫响应的膜脂重塑模式,可为该物种其他脂类的作用及其盐适应机制提供重要的认识。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose , pH 5.7

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,中国科学院植物研究所于2016年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa141

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:16


IJMS联盟澳洲专家:HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫

基本信息

  • 主题:HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫
  • 期刊:International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:4.556
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K+and Ca2+ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots
  • 作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,Mohammad Alnayef

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Ca2+

 

检测样品

水稻根伸长区(距离根尖1.2 mm根表上的点)、成熟区(距离根尖15 mm根表上的点)、根木质部薄壁细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

在水稻中,OsHKT1;5基因已被报道是耐盐性的关键决定因素。该基因由SKC1基因座携带,其作用归因于Na+从木质部卸载。然而,以往的研究并未提供直接证据。此外,SKC1在向地上部装载(loading)和运送K+方面的报告功能还有待解释。本工作采用非损伤微测技术比较了野生型(WT)和NIL(SKC1)植物根木质部薄壁细胞吸收Na+的动力学。数据显示,在野生型植物中观察到Na+重吸收,但在NIL(SKC1)植物中未观察到,因此质疑HKT1;5作为直接从木质部中去除Na+的转运蛋白的功能。相反,HKT1;5表达水平的改变改变了水稻表皮和中柱中参与K+和Ca2+吸收和稳态的膜转运蛋白的活性,从而解释了观察到的表型。本研究得出的结论是,HKT1;5在植物耐盐碱性中的作用不能仅仅归因于降低木质部汁液中Na+的浓度,而是引发了其他转运蛋白在胁迫条件下参与维持植物离子体内稳态和信号传导的活动的复杂反馈调节。

 

离子/分子流实验处理

5日龄水稻水培幼苗80 mM NaCl实时处理

 

离子/分子流实验结果

当向WT植株根施加80 mM NaCl(模拟木质部汁液Na+浓度的增加)时,可测到强烈而持续的净Na+吸收(图1A, C)。从功能上讲,这种吸收与根木质部对Na+的重吸收是一致的(无论是通过HKT1;5还是通过一些其他运输系统)。然而,在NIL(SKC1)中,没有这种吸收。相反,敲低(Knockdown, KD)株系表现出木质部薄壁细胞对Na+的净吸收甚至略高于WT(图1A,C)。这些结果与本文全株Na+含量数据结果一致。

然后,研究测定了NaCl对K+在根星状组织(stellar tissue)质膜上传输的影响(图1B,D)。在所有3个株系中,NaCl加入到溶液中,导致了瞬时的净K+外排。从功能上看,在植物体内,这相当于NaCl诱导的K+向蒸腾流中的装载。K+外排速率的大小为NIL(SKC1)>WT>KD,与本研究在NIL(SKC1)株系地上部积累较高的K+结果一致。



图1. 80 mM NaCl实时处理对木质部薄壁细胞净Na+和K+流速的影响。(A, B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-02764)敲低株系(KD)的实时Na+(A)和K+ (B)流速。(C, D)分别为胁迫后30 min内Na+和K+流速的平均值。正值表示吸收,负值表示外排。

本文想探究HKT1;5表达的改变是否会影响根表皮中膜运输体的功能活性。为了做到这一点,研究首先比较了根表皮Na+在所有三个株系吸收的模式(图2A, B)。这种吸收能力在NIL(SKC1)中最强,其次是WT,然后是KD株系,说明HKT1;5在根星状组织中表达水平的变化强烈影响了根表皮的Na+吸收能力。进一步,NaCl诱导的表皮根细胞K+外排大小依次为:NIL(SKC1)>WT> KD(图2C-E)。在两个根区都观察到这种模式。与成熟区(MZ)相比,伸长区(EZ)的K+外排要强得多(约为MZ的6倍)。

图2. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净K+、Na+流速的变化情况。(A)从WT伸长区测得的实时Na+流速。(B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-0.2764)(KD)株系在伸长区测得的Na+吸收峰值。(C)从WT伸长区和成熟区测得的实时K+流速。(D, E )分别为NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5株系伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K+流速。正值表示吸收,负值表示外排。

水稻HKT1;5株系在实时NaCl处理下,引起Ca2+瞬时外排(图3),可能是由于细胞壁的Donnan交换引起的。然而,这种反应在EZ中更为强烈,在瞬时反应结束时,净Ca2+流速值仍然为负值,表明一些活跃的Ca2+外排系统的参与。这种净Ca2+外排的顺序发生了变化,NIL(SKC1)<WT<KD,这表明在NIL(SKC1)中HKT1;5的过表达破坏了其中一个Ca2+外排系统(Ca2-ATPase或CAX交换器)的运行。

图3. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净Ca2+流速的变化情况。(A)从WT植物的伸长区和成熟区测得的实时Ca2+流速;(B,C)分别从NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5植株的伸长区和成熟根区测得胁迫后30 min内的平均Ca2+流速。正值表示吸收,负值表示外排。

 

其他实验结果

  • NIL(SKC1)植物根伸长区和成熟区HKT1;5的表达均显著高于WT,并且HKT1;5的转录水平随着盐分的升高而显著上调。
  • 盐胁迫下,NIL(SKC1)表现出更敏感的表型,与WT相比,叶子萎蔫和坏死的比例更大,地上部和根干重显著降低。
  • NIL(SKC1)植株在盐胁迫下积累了很多的K+和Na+。
  • NIL(SKC1)植株在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低,但在伸长区RBOHD的表达要高得多。同时,与WT相比,NIL(SKC1)植株GORK表达降低,RBOHD表达增加。同时,两个根区的SOS1转录水平都较低。

 

结论

这项工作的研究结果表明,由于生物体内存在着多种反馈回路,使用突变体植物获得的结果应非常谨慎的对待,不能将其作为有关特定基因的作用机制的证据。此外,转录分析和GUS染色可能具有误导性,提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息可能不完全。因此,在植物体功能分析中需要更加重视。

 

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM KCl, pH 5.5

 

文章原文:https://doi.org/10.3390/ijms21144882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:21


EEB联盟澳洲专家:NMT发现氢气提高根Na-H转运体活性与保钾能力促大麦耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现氢气提高根Na-H转运体活性与保钾能力促大麦耐盐
  • 期刊:Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子:4.027
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Understanding the mechanistic basis of ameliorating effects of hydrogen rich water on salinity tolerance in barley
  • 作者:Sergey Shabala(联盟专家,佛山科技学院、南农),Qi Wu(佛山科技学院、塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+、H+

 

检测样品

5日龄大麦根成熟区(距根尖约6 mm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

氢气(H2)因其能够减轻植物体内盐分的有害影响而闻名。然而,这一现象背后的生理和分子机制仍不清楚。本研究探讨了H2改善大麦(Hordeum vulgare)盐胁迫的机理基础。NaCl的加入显著抑制了根的伸长,导致细胞活力的丧失,富氢水(Hydrogen Rich Water,HRW)处理则显著逆转了这些不利影响。利用非损伤微测技术进行实验表明,HRW对植物耐盐性的有利作用可以归因于:(1)根表皮中SOS1型Na+/H+交换体介导的Na+从根中外排的速率较高;(2)HRW处理的植物能够阻止NaCl诱导的质膜去极化,降低K+外排通道对ROS的敏感性,从而更好地保留根中的K+。综上所述,这两个因素导致了更有利的Na/K比值,说明了HRW对大麦耐盐性的有利影响。

 

离子/分子流实验处理

5日龄大麦

① 100 mM NaCl处理10、30、60和120 min

② 100 mM NaCl处理24 h,然后转移到无钠的1/4 Hoagland营养液中,在有无H2的情况下处理60 min

③ HRW处理30 min后,100 mM NaCl实时处理

④ HRW+100 mM NaCl同时实时处理

⑤ HRW处理30 min后,10 mM H2O2实时处理

⑥ HRW+10 mM H2O2同时实时处理

 

离子/分子流实验结果

植物体内Na+含量降低可能与Na+吸收降低或Na+外排速率增加有关。这些可能性使用非损伤微测技术(NMT)得到了验证。盐处理诱导根表皮产生大量的Na+瞬时净流入(图1A);在经过HRW预处理的根中,这种内流大约减少50%。研究随后试图评估一种可能性,即上述净Na+吸收的差异是由于Na+外排速率较高所致。用100 mM NaCl溶液处理根系24 h后,将根系转移到不含H2的无钠测试液中。HRW预处理后的根系中Na+净外排速率提高了2倍(图1B),与上述结果一致。

图1. HRW对5日龄大麦幼苗成熟区的Na+净流速影响。(A)加入100 mM NaCl,在不同时间点(处理后10、30、60和120 min)测量Na+净流速。(B)从100 mM NaCl溶液(24 h处理)转移到无钠的1/4 Hoagland's溶液中,在有无H2情况下处理60 min后测量的稳定Na+外排速率。正值表示吸收,负值表示外排。

现已确定盐胁迫下,胞质K+保留能力是与盐胁迫耐受性相关的关键性状。如图2A所示,NaCl的加入诱导了根系大量K+外排(峰值约2500 nmol m-2s-1)。经HRW预处理的根表现出更小的K+外排(约1500 nmol m-2s-1)。将NaCl与HRW一起添加不会影响K+流出的峰值,但是20 min后,与不使用HRW处理相比,该处理下的K+流出显著降低。HRW对根K+保留的有益作用至少持续了2 h(图2A插图)。NaCl也诱导H+外排,用HRW预处理还增加了NaCl诱导的植物根部H+的外排速率(图2B)。

由于NaCl诱导的大麦根K+外排是通过去极化激活的K+外排通道介导的,因此本研究测定了根膜电位的变化。盐处理使根质膜发生明显的(30~35 mV)去极化,这种去极化在HRW处理的根中不明显(图2C)。

图2. HRW对5日龄大麦幼苗根成熟区测定的NaCl(100 mM)诱导的净K+(A)和H+(B)流速及膜电位(C)的影响。“Pre-HRW”是指在加入NaCl之前,将幼苗转入HRW溶液中30 min。在“HRW”处理中,将HRW连同100 mM NaCl加入到植株中。图A插入的图表示NaCl处理2 h后的稳态Na+流速。

NaCl诱导K+外排的另一个可能的途径是通过ROS激活的K+渗透通道。在本研究中,10 mM H2O2处理也引起了根系大量的K+外排,峰值为400 nmol m-2s-1(图3A)。

HRW预处理使这种K+外排减少了约3倍。与前期报道一致,添加H2O2也引起了大麦根系中Ca2+的瞬时内流(图3B)。各处理间Ca2+流速响应的大小差异不显著(P<0.05),但HRW预处理后根系Ca2+流速下降较快。

图3. HRW对实时10 mM H2O2处理下5日龄大麦幼苗成熟根区测定的实时K+(A)和Ca2+(B)流速的影响。“Pre-HRW”是指在加入10 mM H2O2和NaCl之前,将幼苗转入HRW溶液中30 min。在“HRW”处理中,HRW与H2O2一起添加到溶液中。

 

其他实验结果

  • 在没有盐胁迫的情况下,HRW可以增加根长,但不会显著影响鲜重、叶片叶绿素含量或叶绿素荧光Fv/Fm。轻度(100 mM NaCl)盐胁迫会显著抑制根系生长(例如减少长度);施用HRW可以大大减轻这种抑制作用。与对照相比,更严重的胁迫(200 mM NaCl)导致植物的根更短,鲜重更低,叶绿素含量或Fv/Fm更低。施用HRW可以强烈逆转盐度的这些不利影响。
  • FDA-PI双色荧光染色结果显示,在对照或HRW条件下,死细胞不超过10%,在100 mM NaCl处理下,该比例增加。在施用HRW下,这种损伤明显缓解。NaCl处理诱导大麦苗根部H2O2的大量积累,与对照和HRW处理相比,H2O2的积累增加了3倍以上。这种增加被HRW有效抑制。
  • NaCl处理下,大麦根中Na+的浓度增加了3~5倍,叶片中Na+增加了2~4倍。这些增加都被HRW大大抑制。相反,NaCl处理显著降低了根和叶中的K+含量;这些对K+稳态的不利影响被HRW施加强烈逆转。因此,施用HRW对维持最佳Na+/K+比值非常有利。

 

结论

在Na+进入阶段,H2通过提高盐胁迫下盐渍化根细胞的胞质K/Na比值来减轻盐胁迫不利影响。如图4所示,这是由两个并发机制实现的。首先,H2增加了根表皮中SOS1样Na+/H+交换体的活性,从而使HRW预处理的植株阻止了细胞质中过量的Na+积累。其次,H2降低了NaCl诱导的膜去极化程度和K+外排通道对ROS的敏感性,从而提高了HRW处理植株较好的K+保留能力。当Na+引起细胞毒性时,H2增强了抗氧化能力,降低了NaCl胁迫引起的氧化损伤。

图4. H2对植物盐分耐受性改善作用的示意图

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.6

 

文章原文:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104136

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:32


港中大林汉明、福建农林贾琪:NMT​发现阳离子/H+交换体促Na吸收​负调控大豆耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现阳离子/H+交换体促Na吸收负调控大豆耐盐
  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 影响因子:4.148
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:The soybean plasma membrane-localized cation/H+ exchanger GmCHX20a plays a negative role under salt stress
  • 作者:林汉明(香港中文大学),贾琪(香港中文大学、福建农林大学)

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

4日龄BY-2细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

阳离子/H+交换器(CHX)在植物中具有多种功能,包括成为应对盐胁迫的保护机制的一部分。GmCHX1已被确定为大豆主要耐盐数量性状位点(QTL)的致病基因,但对同一QTL中发现的另一个近似基因GmCHX20a知之甚少。在本文中,对GmCHX20a和GmCHX1进行了研究。这两个基因的表达模式和这两个转运体过表达所引导的Na+流速方向是不同的,说明它们在功能上是不同的。GmCHX20a的异位表达导致盐敏感性和渗透耐受性的增加,这与其在增加Na+吸收到根部的作用一致。虽然这似乎有悖于直觉,但事实上这可能是大豆可以反作用于渗透胁迫的机制的一部分,而渗透胁迫通常表现在盐度胁迫的初始阶段。另一方面,来自耐盐大豆的GmCHX1被证明在盐胁迫下通过Na+外排来保护植物。综上所述,这些结果表明,GmCHX20a和GmCHX1可能通过协同努力互补发挥作用,以应对盐度升高导致的渗透胁迫和离子胁迫。

 

离子/分子流实验处理

100 mM NaCl 实时处理

 

离子/分子流实验结果

通过非损伤微测技术(NMT)记录了有无NaCl处理的细胞Na+流速。在检测之前,让处理过的细胞平衡2 min。在含有低水平Na+(0.101 mM)的基础培养基中,GmCHX20a转基因BY-2细胞系表现出低水平的Na+内流(图1A, C),而GmCHX1转基因株系、野生型和空载体株系则表现出低水平的Na+外排(图1)。当用100 mM NaCl处理时,在GmCHX1转基因株系中Na+外排显著增强(图1B, C),而野生型和空载体株系保持低水平的Na+外排(图1)。相比之下,GmCHX20a转基因株系表现出低水平的Na+内流(图1A, C)。显然,盐处理增强了GmCHX1的Na+外排,而GmCHX20a维持了Na+的内流水平。这一结果支持了GmCHX20a总体上促进Na+内流,而GmCHX1促进盐胁迫下Na+外排的观点。

图1. GmCHX20a和GmCHX1控制Na+向相反方向移动

 

其他实验结果

  • 盐胁迫诱导了GmCHX20a的表达。
  • GmCHX20a定位在质膜上。
  • GmCHX20a的异位表达增加了BY-2细胞对盐胁迫的敏感性。
  • GmCHX20a的异位表达增加了大豆毛状根和拟南芥的盐敏感性。
  • GmCHX20a的异位表达提高了BY-2细胞的渗透耐受性。

 

结论

在盐胁迫的早期渗透胁迫阶段,GmCHX20a被诱导促进Na+在根中的积累。同时,为避免抵消GmCHX20a的功能,促进Na+外排的GmCHX1的表达被抑制。Na+的积累是维持蒸腾的“廉价渗透剂”。细胞区室中过量的Na+会通过定位于液泡膜的阳离子转运体的功能被隔离在液泡中,如同之前报道的GmNHX1。随后在离子胁迫阶段,植物需要防止Na+积累造成的伤害,特别是在叶片等敏感组织部位。然后GmCHX20a的表达受到抑制,以防止根中过量积累的Na+可能被转运到叶片中。同时,GmCHX1的表达被恢复,以去除根部多余的Na+,从而阻止高水平的Na+到达地上部分。同源基因GmCHX20a和GmCHX1可能是局部基因复制事件和新功能化的结果,因此为大豆对抗盐诱导损伤提供了互补功能。

 

测试液

0.5 mM NaCl, 0.1% sucrose, pH 5.7

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,福建农林大学于2015年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。
  • 据中关村NMT产业联盟了解,厦门大学于2019年采购了旭月公司的非损伤微测系统。
  • 祝贺厦大采购扬格/旭月第七代NMT系统

 

文章原文:https://doi.org/10.1111/ppl.13250

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:39


S Shabala、陈仲华:NMT发现盐胁迫下耐盐水稻叶肉细胞排K+排Cl-更低

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下耐盐水稻叶肉细胞排K+排Cl-更低
  • 期刊:Plant Growth Regulation
  • 影响因子:2.388
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Leaf mesophyll K+ and Cl- fluxes and reactive oxygen species production predict rice salt tolerance at reproductive stage in greenhouse and field conditions
  • 作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学),陈仲华(西悉尼大学),Miing-Tiem Yong、Celymar Angela Solis(塔斯马尼亚大学、西悉尼大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

水稻旗叶叶肉细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

关于水稻耐盐性的研究大多是在苗期进行的单项试验。本研究通过温室和田间试验的比较研究,旨在了解水稻(Oryza sativa L.)生殖期叶肉离子转运和氧化反应在耐盐性中的作用。通过2个试验,对3个水稻品种在温室和田间生殖阶段的耐盐性进行了评价。研究采用农艺、生理、非损伤微测技术、分子和细胞成像技术,比较对照和盐胁迫下水稻植株的生理反应。盐胁迫对Koshihikari的影响最为严重,其次是Doongara和Reziq。研究发现叶肉细胞中K+的保留和低Cl-外排赋予水稻耐盐性。生长参数与净K+流速(r2=0.45~0.60)和净Cl-流速(r2=0.47~0.72)呈中到强的相关性。此外,叶肉细胞中动态ROS的产生和NADPH氧化酶基因OsRBOHD的调节对于水稻在生殖阶段的耐盐性至关重要。OsRBOHD表达与离子流速显著相关(r2=0.45~0.64)。本研究首次汇集了温室和田间条件下水稻生殖阶段细胞离子胁迫与耐盐性氧化应激组分之间的潜在联系。本研究将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

 

离子/分子流实验处理

当三个水稻品种(Koshihikari、Doongara、Reiziq)在旗叶开始时(播种后65 d),以每天递增2 dS m-1的NaCl进行递增盐处理,直至达到8 dS m-1(用电导率检测)。于盐胁迫第0、14、28、42 d进行流速检测。

 

离子/分子流实验结果

平衡后的叶肉细胞离子流速在3种基因型、2种试验条件以及42 d以上的盐处理(42 DAS)间存在显著差异(图1)。3种基因型的对照叶段和时间过程研究显示出相对较小的离子流速,表明在平衡1 h后叶肉细胞恢复较好(图1)。在大多数情况下,对照和盐胁迫样品的流速差异随胁迫时间的延长而增大(图1)。总的来说,在3个品种中,Koshihikari在盐处理后的K+、Na+和Cl-外排恢复能力最强。在Koshihikari中,叶肉平衡后的净K+外排速率明显更高,特别是在42 DAS时,在温室试验中盐胁迫对外排速率的影响更为明显(图1a, d)。但在Na+流速方面,3个品种之间的差异不大。盐处理导致的Na+外排在品种间存在显著差异,仅Koshihikari品种的Na+外排显著高于其他两个品种,尤其是在14 DAS的田间试验中(图1b, e)。在两个试验中发现,由于盐处理导致的Cl-外排速率存在显著差异;Koshihikari显示出最高的Cl-外排速率,Reiziq外排速率最低(图1c, f)。

图1. 盐胁迫对3个水稻品种生殖期叶肉稳态净离子流速的影响

对42 DAS采集的各参数数据以及不同周采集的参数之间的数据分析显示,净K+(图2a, g)、Na+(图2b)和Cl-(图2c, i)流速与生长参数(生物量和相对高度)和OsRBOHD表达量之间存在显著的相关性。K+和Cl-流速与相对株高呈极显著正相关(图2g, i),与OsRBOHD表达呈极显著负相关(图2d, f)。

图2. 温室和田间条件下3个水稻基因型生殖期盐分诱导离子流速与农艺性状的相关性

 

其他实验结果

  • 在42 DAS后,株高、生物量、分蘖数、地上部K+和叶绿素含量均有明显的降低,而地上部Na+和Cl-含量则有所增加。
  • 在温室和田间试验中,Koshihikari是对盐分胁迫最敏感的栽培品种,Reiziq是最耐盐的栽培品种。
  • 与温室试验相比,田间试验的叶肉样品受盐胁迫的影响较小,叶肉细胞中的ROS产生在14~28 DAS之间达到高峰,然后在42 DAS显著减少。
  • 在两个试验中,Koshikari的ROS下降率和下降幅度最大,Reiziq最小。
  • 在两个试验中,耐盐的Reiziq表现出OsGORK的显著下调和OsSOS1、OsHAK1和OsRBOHD的上调。对于盐敏感的Koshihikari,OsRBOHD在两个试验中都被显著上调,其他关键基因要么是低水平表达,要么对42 d的盐处理没有显著反应。在Doongara中,只有OsGORK表现出明显的盐诱导调控变化,且在两个试验中均上调。

 

结论

本研究结果表明,水稻叶肉细胞K+保留能力、减少Cl-外排能力是水稻耐盐的关键性状;精细调控叶片叶肉细胞ROS积累和OsRBOHD的表达是水稻植株生殖期耐盐的关键组分。本研究将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

文章原文:https://link.springer.com/article/10.1007/s10725-020-00619-y

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:43


PP兰大何凯:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒

基本信息

  • 主题:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT毒理研究创新平台
  • 标题:Kinase SnRK1.1 Regulates nitrate channel SLAH3 Engaged in Nitrate-Dependent Alleviation of Ammonium Toxicity
  • 作者:兰州大学何凯、孙豆豆

 

检测离子/分子指标

NO3-

 

检测样品

拟南芥根成熟区

 

中文摘要(谷歌机翻)

硝酸盐(NO3-)和铵(NH4+)是植物主要的无机氮(N)供应源,但NH4+作为唯一或主导的N源在许多植物中引起生长抑制,称为铵毒。少量NO3-能显著减轻铵毒性,阴离子通道SLAC1同系物3 ( SLAH3 )参与了这一过程,但SLAH3如何调节硝酸盐依赖性缓解铵毒性的机理细节仍不清楚。在本研究中,我们在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中发现SnRK1.1是一个SLAH3的中间调节因子,参与能量平衡和各种胁迫应答。本研究的结果表明SNF1相关蛋白激酶1(SnRK1.1)作为SLAH3的负调节因子发挥作用。激酶分析表明SnRK1.1在S601位点强烈磷酸化SLAH3的C端。在高NH4+/低pH条件下,SLAH3S601中的磷酸模拟化(phospho-mimetic)和磷酸化死亡突变(phospho-dead mutations)导致slah3勉强获救(rescued)的表型和完全互补的表型。此外,SnRK1.1在高NH4+/低pH条件下从细胞质向细胞核转移。高铵胁迫下SnRK1.1从胞浆向胞核的转运解除了对SLAH3的抑制,从而使SLAH3介导的NO3-外排导致高NH4+/低pH胁迫的缓解。本研究揭示了C端磷酸化在SLAH3调控中也起着重要作用,为硝酸盐依赖减轻植物铵毒提供了新的见解。

 

离子/分子流实验处理

8日龄幼苗处理溶液(1 mM KNO3, 10 mM NH4Cl, pH 4.5)处理2 h

对照处理溶液:1 mM KNO3, 1 mM NH4Cl, pH 5.7

 

离子/分子流实验结果

为了进一步了解SLAH3 S601位点的生理作用,研究采用非损伤微测技术(NMT)对硝酸盐流速进行了分析。为检验Cl-是否干扰NMT系统中NO3-的检测,在无幼苗的情况下分别检测测试液1(1 mM KNO3, 0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)和测试液2(1 mM KNO3, 1.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)中NO3-的浓度和净流速。Cl-的存在不干扰NO3-的检测(图2)。其次,本研究检测了根尖附近成熟区的NO3-净流速(图1A,图3A)。对Col-0、slah3-3、slah3-4幼苗和所有互补株系在1/2 MS培养基上生长8 d后转入高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 10 mM NH4+, pH 4.5)或非高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 1 mM NH4+, pH 5.7)2 h后进行检测。在6 min内检测到来自植物根系的NO3-流速(图1B,图3B)。在高NH4+/低pH胁迫下,Col-0的NO3-外排速率平均值约为93 pmol cm-2s-1,slah3突变体的NO3-外排速率平均值约为0 pmol cm-2s-1。slah3-4背景下的互补株系SLAH3和SLAH3 S601A显示出与Col-0植株类似的硝酸盐外排。相比之下,slah3-4背景下互补株系SLAH3 S601D的硝酸盐外排与slah3突变体相似(图1B)。此外,在非高NH4+/低pH胁迫下,所有植物的硝酸盐外排相似,NO3-外排速率的平均值均在0 pmol cm-2s-1左右(图3)。这些结果表示SLAH3的S601在高NH4+/低pH胁迫下对硝酸盐外排起重要的调节作用。

图1. SLAH3 S601对高铵/低pH条件下根系成熟区NO3-净流速的影响

图2. Cl-的存在不影响NMT分析中NO3-的测定

图3. 在非高铵/低pH条件下不影响NO3-净流速

 

其他实验结果

  • 蛋白激酶SnRK1.1是能量信号和胁迫响应的中心调节器,与SLAH3的C端相互作用。
  • SnRK1.1在体内与SLAH3相互作用。
  • SnRK1.1可以潜在地作为根部的SLAH3调控器发挥作用。
  • SnRK1.1参与了硝酸盐依赖性缓解铵毒性的过程,很可能通过负调控SLAH3来促进这一过程。
  • SLAH3是SnRK1.1调控黑暗中下胚轴生长的必要条件。
  • SnRK1.1在体外磷化SLAH3-C端。
  • SnRK1.1磷酸化SLAH3的S601在高铵响应中起重要作用。
  • 高铵胁迫导致SnRK1.1在细胞核内积累。

 

结论

本研究推测SLAH3可能通过N端磷酸化而被激活,但通过SnRK1.1介导的C端S601磷酸化而被抑制。然而,硝态氮依赖缓解铵毒过程中调节SLAH3的激活剂尚未确定。S601磷酸化是否直接调控SLAH3的通道活性还有待进一步明确。此外,S601磷酸化也可能导致其他调节成分也直接参与SLAH3通道的活性调节。

 

测试液

1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,兰州大学草科院、生科院分别于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab057

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:51


Physiol Plantarum内大王迎春:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫

基本信息

  • 主题:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫
  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 影响因子:4.148
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Exogenous methyl jasmonate promotes salt stress-induced growth inhibition and prioritizes defense response of Nitraria tangutorum Bobr.
  • 作者:内蒙古大学王迎春、高子奇

 

检测离子/分子指标

Na+,K+

 

检测样品

白刺根尖分生区(距根尖100 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

茉莉酸盐(Jasmonates,JAs)在生长的调控和对环境胁迫的防御反应中起关键作用。JAs抑制植物生长,促进防御反应。然而,它们在荒漠盐生植物响应盐胁迫中的作用尚不清楚。本文研究了茉莉酸甲酯(MeJA)和NaCl(‘MeN’条件)组合处理对白刺(Nitraria tangutorum)幼苗生长调控和防御反应的影响。与单独NaCl处理相比,外源MeJA通过拮抗生长相关激素和抑制这些激素响应基因的转录水平,加剧了幼苗的生长抑制,包括响应赤霉素(GA)的NtPIF3、NtGAST1、NtGSAT4和响应细胞分裂素(CYT)的NtARR1、NtARR11、NtARR12。同时,外源MeJA通过提高抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,积累更多的渗透压物质,维持植株地上部较低的Na+/K+比值和根系较高的Na+外排速率,增强防御反应,缓解胁迫伤害。此外,外源MeJA增加了内源JA和ABA的含量,以及参与其生物合成和应答基因的转录水平,从而进一步调控防御应答基因的转录水平。这些结果表明,外源MeJA增加了盐胁迫诱导的白刺生长抑制,并优先调节了白刺的防御反应(如抗氧化防御、渗透调节和离子稳态)。这些作用可能与茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)信号的扩大有关。

 

离子/分子流实验处理

35日龄的白刺幼苗

① CK:在霍格兰营养液中生长

② NaCl:300 mM NaCl处理72 h

③ MeJA:10 μM MeJA预处理6 h后转入Hoagland溶液中72 h

④ MeN:10 μM MeJA预处理6 h后转入300 mM NaCl中72 h

 

离子/分子流实验结果

MeJA单独处理对Na+或K+净外排没有显著影响。盐胁迫处理的幼苗Na+和K+外排速率均显著高于对照。与单独NaCl处理相比,MeJA预处理显著诱导了Na+净外排,但对K+净内流没有影响(图1)。

图1. Na+和K+流速变化情况

 

其他实验结果

  • 300 mM NaCl处理对植物造成了一定程度的胁迫,但没有完全抑制植物生长,是最合适的胁迫浓度,在这个处理下电解质渗漏增加了2倍。
  • 10 μM的外源MeJA对植物生长的负面影响较少。
  • MeN处理对植物的生长抑制更为严重。
  • 300 mM NaCl处理降低了NtPIF3、NtGAST1、NtARR1、NtARR12这些基因的转录水平,外源MeJA加重了对这些基因转录水平的抑制。
  • MeJA预处理降低了盐胁迫对幼苗的氧化损伤,与NaCl处理的幼苗相比,MeJA预处理使相对含水量显著提高,电解质渗漏、丙二醛和O2-含量降低。NBT和DAB染色显示了叶片的氧化损伤程度,MeJA减轻了NaCl处理造成的损伤。
  • 与未处理的植物相比,盐胁迫显著诱导了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)和过氧化氢酶(POD)活性,增加了谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸盐(AsA)含量。MeN处理的幼苗表现出显著较高的SOD、CAT活性以及GSH、AsA含量,这些结果表明,外源MeJA进一步激活了盐胁迫下幼苗的抗氧化防御能力。
  • 与NaCl处理的植株相比,MeN处理的幼苗的脯氨酸和甜菜碱含量更高。
  • 与CK相比,在MeJA、NaCl、MeN处理增加了内源JA和ABA的含量。
  • MeJA和NaCl处理能诱导与JA、ABA生物合成和响应的关键基因表达,而MeN处理则能明显增加了这些诱导。
  • NaCl和MeJA处理可以诱导包括一些抗氧化酶基因(NtLOX2、NtSOD、NtPOD、NtCAT)、脯氨酸和甜菜碱生物合成相关基因(NtP5CS和NtBADH1)、防御基因(NtPDF、NtVSP2、NtRD22、NtRD29B、NtDREB3)的表达,但是MeN处理下这些基因的转录水平上调更明显。

 

结论

本研究结果证明了JAs在植物生长和胁迫应答中的调控作用。图2所示的模型说明了外源MeJA如何增强盐胁迫下白刺幼苗的生长抑制和防御反应。盐胁迫激活JA和ABA的合成和转导,外源MeJA增强了这一过程。一方面,内源JA的增加进一步拮抗生长激素(GA、CYT),抑制其生长相关基因的表达,从而加剧生长抑制。另一方面, JA和ABA的响应进一步激活了防御基因的转录,从而增强了抗氧化防御、渗透调节和重新规划Na+和K+的分布。然而,JA信号在盐胁迫下介导防御反应的机制还有待于进一步探讨。其他途径参与外源MeJA诱导的生长抑制也需要进一步研究。

图2. 外源MeJA增强了盐胁迫下白刺幼苗的植物生长抑制和防御反应

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,内蒙古大学生命科学学院、生态环境学院均于2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1111/ppl.13314

 

感谢本文一作,内蒙古大学生命科学学院高子奇校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:02


北林陈少良:NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H+泵促排Na+

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H+泵促排Na+
  • 期刊:Tree Physiology
  • 影响因子:3.665
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:NaCl-altered oxygen flux profiles and H+-ATPase activity in roots of two contrasting poplar species
  • 作者:北京林业大学陈少良、马秀英、邓晨、李金克

 

检测离子/分子指标

O2,Na+,H+

 

检测样品

胡杨(Poplus euphratica)、群众杨(Poplus popularis)的根,距根尖100、600、1100、1600、2100、2600、10000、10500、11000、11500、12000、12500 μm根表上的点。

 

中文摘要(谷歌机翻)

维持线粒体呼吸对于H+泵ATP在盐胁迫下排出Na+至关重要。本文研究了NaCl胁迫对胡杨(耐盐)和群众杨35-44(盐敏感)O2吸收、线粒体呼吸和H+-ATPase活性的影响。与群众杨相比,胡杨根系在NaCl胁迫(150 mM)下表现出更强的Na+外排能力。用Pb(NO3)2染色进行的细胞化学分析表明,在长期(LT)增加盐胁迫(50~200 mM NaCl, 4周)的过程中,胡杨根细胞比盐敏感的杨树保留了更高的H+水解活性。质子泵的长期持续激活需要通过有氧呼吸来提供持久的能量(ATP)。利用非损伤微测技术(NMT)对盐胁迫下根系O2吸收的种类、空间和时间差异进行了研究。虽然盐诱导的O2瞬态动态变化与高渗冲击(255 mM甘露醇)引起的O2的剧烈下降有明显区别,但胡杨在NaCl实时处理(150 mM)时的吸氧量下降幅度小于群众杨。短期(ST)处理(150 mM NaCl, 24 h)刺激了胡杨根系O2的内流,LT处理胡杨根系O2的内流速率沿根轴增加,而群众杨的根系O2内流速率则随盐度的增加而下降。在ST和LT胁迫期间,高浓度NaCl(150、200 mM)处理下,O2内流速率的空间定位表明,根尖区比伸长区更易受到影响。药理学实验表明,当线粒体呼吸抑制剂NaN3抑制O2的吸收时,盐渍化的根中的Na+外排和H+-ATPase活性会受到相应的抑制。因此研究认为,稳定的线粒体呼吸使胡杨根细胞的H+-ATPase能在盐环境下维持Na+稳态。

 

离子/分子流实验处理

1. 150 mM NaCl或255 mM等渗甘露醇实时处理。

2. 短期胁迫(ST):150 mM NaCl胁迫24 h。

3. ST胁迫之后,2 mM NaN3(线粒体呼吸抑制剂)处理20 min。

4. 长期胁迫(LT):NaCl浓度从第一周的50 mM开始,每周增加50 mM,最后一周达到200 mM。

 

离子/分子流实验结果

利用NMT在通常观察到峰值的根尖区和伸长区检测O2流速。流速数据显示,两种杨树根系均有O2的净流入,但群众杨的流速比胡杨的流速大30~42 pmol cm-2s-1(图1)。根尖区(距根尖0.1~2.6 mm)O2内流速率大于伸长区(距叶尖10.0~12.5 mm, 图1)。

图1. 胡杨和群众杨根尖区和伸长区O2内流。

在距根尖1.1 mm的根尖区检测O2流速对NaCl或高渗胁迫(甘露醇)的响应。NaCl(150 mM)的加入使两种杨树的O2流速立即降低,且随着盐胁迫时间的延长,流速逐渐降低(图2A)。与耐盐杨树相比,盐敏感的群众杨O2内流速率下降的更为明显(图2A, B)。NaCl实时胁迫10 min后胡杨O2流速趋于稳定,而群众杨O2流速持续下降,直至观察时间结束(图2A)。

高渗处理的杨树根系O2实时动态变化与NaCl实时处理的根系不同。在受到255 mM甘露醇引起的等渗胁迫后,胡杨和群众杨的O2内流立即减少48~57%,随后在记录期间内保持恒定(图2C)。实时流速数据显示,高渗处理对O2内流产生了比盐离子更明显的限制作用(图2B, D)。


图2. NaCl和高渗胁迫实时处理对胡杨和群众杨根部O2实时动态变化的影响。

150 mM NaCl短期(ST, 24 h)处理后,胡杨根系稳态O2流速的模式与群众杨不同。研究观察到ST处理后的胡杨根系氧内流速率增加(图3A)。在群众杨根系中,NaCl处理降低了根尖区的O2流速,但在伸长区的O2流速变化不明显(图3B)。为确定盐刺激的胡杨根系O2内流是否是线粒体呼吸被激活的结果,采用线粒体呼吸抑制剂NaN3抑制细胞色素途径。抑制剂NaN3显著降低了NaCl胁迫下胡杨根中O2的内流(图3C),表明ST处理激活了胡杨根细胞的线粒体呼吸。抑制剂NaN3能够显著降低ST处理下群众杨根系中O2的内流速率(图3D),表明植物的线粒体呼吸受到严重抑制。

图3. NaCl和线粒体呼吸抑制剂(NaN3)对胡杨和群众杨根部稳态O2流速的影响。

群众杨是一种盐敏感树种,因此在4周的处理中以50、100、150、200 mM递增的方式增加盐分。在增加盐分处理期间每周检查稳态O2流速。胡杨和群众杨在50 mM NaCl胁迫1周后,沿根轴O2内流速率增加,尽管耐盐杨树受到了更明显的刺激(图4A, B)。然而,在第2周100 mM NaCl胁迫下,群众杨不存在盐刺激的O2吸收(图4D)。本研究注意到,暴露在较高盐度下,即第3周150 mM NaCl和第4周200 mM NaCl,引起了群众杨中O2内流速率的显著下降,且这种影响在根尖区更为明显(图4F, H)。与盐敏感杨树相比,在盐胁迫期间,胡杨表现出沿根轴的O2内流增加,但刺激效果随盐度的增加而下降(图4A, C, E, G)。

图4. 长期增加NaCl对胡杨和群众杨根部O2流速的影响。

木本植物和草本植物的耐盐性在很大程度上是由Na+从细胞质中排出所介导的。为证实盐环境下胡杨根细胞稳定的线粒体呼吸是否能激活H+-ATPase以维持Na+稳态,本研究在盐胁迫下,检测了线粒体呼吸抑制剂NaN3对Na+外排和体内H+-ATPase活性的影响。NaCl(150 mM, 24 h)引起两种杨树根尖Na+外排显著增加(图5A)。值得注意的是,在NaCl处理下胡杨根系的Na+外排速率明显高于群众杨(图5A)。然而,抑制剂NaN3显著降低了NaCl胁迫下根系Na+外排速率(图5A),表明线粒体呼吸受到抑制后,Na+外排减少。在无盐对照条件下,NaN3没有明显改变Na+流速,这在两种杨树中几乎无法检测到(图5A)。

用NMT研究了NaCl胁迫下根中PM H+-ATPase的活性。NaCl处理(150 mM, 24 h)使H+的净内流速率在两个杨树根系中增加(图5B),这是Na+/H+跨PM逆向转运所致的(图5A, B)。NaN3增加了盐刺激下的H+内流(图5B),而抑制剂处理的根系中没有相应的增加Na+外排(图5A)。因此,抑制剂引起的H+内流主要是由质膜H+-ATPase产生的H+外排减少引起的。此外,NaN3导致两种杨树对照根中H+内流的增加(图5B),这是由于抑制剂处理下根中H+泵活性降低所致。

图5. NaCl和线粒体呼吸抑制剂(NaN3)对胡杨和群众杨根系Na+和H+稳态流速的影响。

图6. 植物根部检测图

 

其他实验结果

  • 50 mM NaCl处理1周后,群众杨根部的整体呼吸量增加。然而,随着NaCl浓度和盐胁迫时间的增加,群众杨根部的呼吸速率呈下降趋势,呼吸速率在第3~4周达到最低值。与群众杨相反,NaCl处理的胡杨根的呼吸速率在处理1周后明显增加,在随后的3周盐胁迫中仍比对照植物高36~44%。
  • 细胞化学染色结果显示,盐胁迫1周后,胡杨和群众杨皮层细胞的质膜中染色强度增加。然而,在高NaCl处理的最后2周(150, 200 mM),群众杨细胞中H+-ATPase的活性明显下降。与群众杨树相比,胡杨根细胞在高盐处理期间保持了H+-ATPase的活性。

 

结论

氧流速数据表明,在实时盐胁迫、ST和LT盐胁迫下,胡杨根系表现出较强的维持线粒体呼吸的能力。在盐环境下,稳定的线粒体呼吸使胡杨根细胞的H+-ATPase能在盐环境下维持Na+稳态。

 

测试液

O2:0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 6.0

Na+、H+:0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM NaCl, 2.5% sucrose, pH 5.8

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:

https://academic.oup.com/treephys/advance-article/doi/10.1093/treephys/tpaa142/5940447

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:10


集大谢潮添:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫

基本信息

  • 主题:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫
  • 期刊:Journal of Applied Phycology
  • 影响因子:3.016
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Salt stress-induced H2O2 and Ca2+ mediate K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis
  • 第一作者:王文磊、邢磊;通讯作者:谢潮添,集美大学

 

检测离子/分子指标

Na+,K+,H2O2,Ca2+

 

检测样品

坛紫菜叶状体

 

中文摘要

集美大学谢潮添教授课题组2019年在Algal Research(IF:4.008)上发表的题为“K+ and Na+ transport contribute to K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis under hypersaline stress”的文章首次从离子转运的角度报道了紫菜的耐盐机制。文章以坛紫菜为材料,结果表明,110‰盐胁迫下藻体仍能维持较高的K+/Na+。进一步通过NMT分析发现,藻体主要通过激活PM H+泵,驱动Na+/H+逆向转运体将细胞质外的Na+排出到质外体中,并通过去极化激活的外向整流型K+通道部分缓解K+的损失,从而维持较高的K+/Na+比值应对高盐胁迫。

同时,团队前期研究发现,维持氧化还原平衡在坛紫菜应答盐胁迫中同样至关重要。但是,活性氧(ROS)的信号作用与K+/Na+稳态之间的联系仍缺乏研究。

本文研究分析了高盐条件下坛紫菜H2O2的产生及其对K+、Na+和Ca2+转运的影响。高盐胁迫(110‰, 15 min)使坛紫菜细胞内H2O2含量和外排速率迅速增加,这与超氧化物歧化酶活性的迅速增加相一致。盐胁迫诱导Na+外排和Ca2+内流的增加受到NADPH氧化酶抑制剂(DPI)或ROS清除剂(DMTU)的显著抑制。同时,质膜Ca2+通道抑制剂(verapamil)使Na+外排减少。这表明NADPH氧化酶介导产生的H2O2可能通过调控Ca2+依赖的Na+/H+逆向转运体促进盐胁迫下坛紫菜叶状体的Na+外排。此外,盐诱导的H2O2增强了K+外排,而外源Ca2+缓解了K+外排。H2O2和Ca2+可能独立调控坛紫菜的K+稳态。H2O2诱导的K+渗漏可能诱导细胞从正常的代谢活动转向与适应和修复相关的代谢活动。本研究为阐明潮间带海藻应答盐胁迫中ROS信号与离子稳态的关系提供了新见解。

 

离子/分子流实验处理

H2O2

1. 110‰高盐胁迫(S110)处理30 min

2. 对照(S30)+1 mM H2O2处理30 min

3. S110+10 μM DPI处理30 min

4. S110+10 mM DMTU处理30 min

5. S110+100 μM verapamil处理30 min

 

Na+,K+,Ca2+

1. S110处理15 min

2. S30+1 mM H2O2处理15 min

3. S110+10 μM DPI处理15 min

4. S110+10 mM DMTU处理15 min

5. S110+1 mM H2O2处理15 min

 

离子/分子流实验结果

H2O2在S110处理下显著外排(图1A),平均外排速率为93.71 pmol cm-2s-1,显著高于对照组(S30)(图1F)。与S110处理相比,DPI和DMTU处理使H2O2的外排速率显著降低,平均流速分别为43.89 pmol cm-2s-1和-2.77 pmol cm-2s-1(图1C, D, F)。此外,S30和S30+H2O2处理间差异不显著,平均流速分别为-0.94 pmol cm-2s-1和4.32 pmol cm-2s-1(图1B, F)。Ca2+通道抑制剂verapamil的加入使H2O2外排速率从93.71 pmol cm-2s-1降低到14.20 pmol cm-2s-1(图1E, F)。

图1. 高盐和抑制剂对坛紫菜净H2O2流速的影响

S110处理显著诱导了Na+外排。进一步分析发现,S30和S110处理下的Na+平均外排速率分别为-1901.92 pmol cm-2s-1和6691.27 pmol cm-2s-1(图2A, F)。DMTU的加入显著降低了S110诱导的Na+外排速率,甚至在某些时间点产生内流(S110+ DMTU, 图2C)。在高盐胁迫下,DPI也显著抑制了叶状体的Na+外排(S110+DPI, 图2D)。此外,S110+H2O2处理显著提高了叶状体的Na+外排,而S30+H2O2对叶状体的Na+外排没有明显的增强作用(图2B, E, F)。

图2. 高盐和抑制剂对坛紫菜Na+流速的影响

虽然高盐胁迫会引起坛紫菜叶状体K+外渗(图3A),但外源DMTU或DPI的加入明显抑制了K+外排(图3C, D)。在S30处理中添加外源H2O2显著诱导了坛紫菜叶状体的K+外排(图3B),而在S110处理下H2O2对叶状体的K+外排无显著影响(图3E)。S30、S110、S110+DMTU、S11+DPI、S30+H2O2和S110+H2O2处理下的平均K+外排速率分别为-155.59、935.66、362.57、277.68、1121.70和654.74pmol cm-2s-1(图3F)。

图3. 高盐和抑制剂对坛紫菜K+流速的影响

正常条件下,坛紫菜叶状体Ca2+流速在0 pmol cm-2s-1左右波动,而在高盐胁迫下Ca2+则显著内流(图4A)。S30和S110处理下Ca2+平均流速分别为-3.77和-167.73 pmol cm-2s-1(图4D)。S30加外源H2O2处理后叶状体的Ca2+内流,内流速率为-13.98 pmol cm-2s-1(图4B)。ROS清除剂DMTU能显著抑制盐胁迫诱导的坛紫菜Ca2+内流(图4C),平均流速为-19.93 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的11.90%(图4E)。NADPH氧化酶抑制剂DPI(图4D)抑制了盐胁迫诱导的Ca2+内流,流速为-49.42 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的29.46%(图4E)。当verapamil抑制Ca2+内流时,Na+外排减少。此外,外源Ca2+缓解了S110处理下坛紫菜细胞K+的外排(图5)。

图4. 高盐和抑制剂对坛紫菜Ca2+流速的影响

图5. 高盐条件下,Ca2+对坛紫菜的Na+和K+流速的影响

 

其他实验结果

  • 0.1 mM DMTU、10 μM DPI和10 mM Ca2+浓度对缓解S110处理产生的不利影响最有效。
  • SOD活性和H2O2含量呈正相关。

 

结论

综上所述,高盐胁迫处理15 min内NADPH氧化酶和SOD介导的H2O2产生激活了坛紫菜的防御反应。盐诱导的H2O2促使Ca2+内流,激活了坛紫菜细胞Na+逆向转运。此外,H2O2增强了盐胁迫下坛紫菜细胞的K+渗漏,但外源Ca2+缓解了这种盐诱导的K+外排。因此,在高盐条件下,H2O2和Ca2+可能独立影响坛紫菜K+的转运。本文为植物抗高盐机理提供了新的思路。

 

测试液

360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.1 mM CaCl2, pH 8.1

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,集美大学水产学院于2017年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s10811-020-02284-0

 

感谢本文一作,集美大学王文磊副教授供稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:18


浙江农林柳参奎、东农周爱民:NMT发现筐柳根在盐胁迫下排Na+更快具备绿化、改良盐碱地潜力

基本信息

  • 主题:NMT发现筐柳根在盐胁迫下排Na+更快具备绿化、改良盐碱地潜力
  • 期刊:Scientific Reports
  • 影响因子:3.998
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Morphological and physiological responses of two willow species from different habitats to salt stress
  • 作者:柳参奎(浙江农林大学)、周爱民(东北农业大学)、冯爽(东北林业大学)

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

筐柳(Salix linearistipularis)旱柳(Salix matsudana)根

 

中文摘要(谷歌机翻)

植物的耐盐机制非常复杂,不同的植物对盐胁迫有不同的生存策略。本研究分析比较了2种不同生境柳树(筐柳和旱柳)对盐胁迫的形态和生理响应。盐胁迫下,筐柳的种子萌发率和幼苗根系Na+外排速率均高于旱柳。盐处理后,筐柳叶片的Na+积累、水分和叶绿素损失、光合能力降低以及对叶片细胞结构的破坏均小于旱柳叶片。扫描电镜结合气相色谱质谱分析表明,筐柳叶片的角质蜡含量高于旱柳叶片。总体而言,本研究结果表明,筐柳比旱柳具有更高的耐盐性,这与盐胁迫下不同的形态和生理反应有关。此外,本研究还表明,筐柳在盐碱地绿化改良方面有很大的应用前景。

 

离子/分子流实验处理

7日龄水培幼苗50、100 mM NaCl处理12 h

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)比较了筐柳和旱柳幼苗根系Na+和K+的流速变化(图1a),结果表明,NaCl处理使两种幼苗根系Na+和K+外排速率均增加,盐胁迫下筐柳根系Na+和K+外排速率显著高于旱柳。但是,在对照条件下,两个物种都表现出较低的Na+和K+外排速率,并且没有显著差异(图1b, c)。

图1. 正常和盐胁迫条件下筐柳(Sl)和旱柳(Sm)幼苗根系Na+和K+外排速率的比较

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,筐柳的种子萌发率高于旱柳。
  • 盐胁迫下,筐柳叶片的Na+积累和水分损失比旱柳叶片少。
  • 盐胁迫对旱柳的叶片光合能力的损伤明显高于筐柳。
  • 盐胁迫对旱柳叶细胞超微结构的破坏比对筐柳叶片的破坏更为严重。
  • 两种柳叶的角质层蜡的晶体结构高度相似,但蜡的厚度不同。
  • 筐柳叶片的角质蜡含量高于旱柳叶片。

 

结论

本研究表明,与旱柳相比,筐柳在盐胁迫下根系Na+外排速率更高、叶片Na+积累量减少、叶片细胞结构和光合能力维持较好、表皮蜡含量增加,具有更高的耐盐性,可以作为盐碱地绿化、改良和植物修复的理想树种。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, pH 5.8

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,东北农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。
  • 据中关村NMT产业联盟了解,东北林业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1038/s41598-020-75349-2

 

感谢本文一作,东北农业大学周爱民副教授校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:40


JIPB江苏师大朱明库、李宗芸:NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐
  • 期刊:Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:4.885
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:SlSTE1 promotes ABA-dependent salt stress-responsive pathways via improving ion homeostasis and ROS scavenging in tomato
  • 作者:江苏师范大学朱明库、李宗芸、孟小庆、蔡敬

 

检测离子/分子指标

H+,K+

 

检测样品

番茄根(距根尖500 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)
高盐是降低作物生产力和品质的主要限制因素之一。本研究报告了没有任何已知保守结构域的小蛋白SALT TOLERANCE ENHANCER1(STE1)是番茄耐盐所必需的。与WT相比,过表达SlSTE1(OE)增强了植物对多种氯化盐(NaCl、KCl和LiCl)和氧化胁迫的耐受性,同时提高了抗氧化酶的活性,增加了ABA和叶绿素的含量,减少了MDA和ROS的积累。而且,OE植株中K+外排减少,H+外排增加,诱导了较高的K+/Na+比值。相比之下,SlSTE1-RNAi植株对盐胁迫的耐受性下降。RNA-seq数据显示,盐胁迫下OE植株vs WT植株中有1330个DEGs,编码TFs、逆境相关蛋白、次生代谢、激酶和激素合成/信号相关蛋白(尤其是ABA和ACC)的多种多样的基因的转录显著升高。此外,SlSTE1-OE植株对ABA的敏感性增强,结果表明SlSTE1通过与SlPYLs和SlSnRK2s相互作用,促进ABA依赖的盐胁迫响应途径。总之,本研究表明,SlSTE1蛋白通过ABA信号传导、ROS清除、提高离子稳态来赋予番茄耐盐性。

 

离子/分子流实验处理

25日龄番茄(WT 及转基因株系),100 mM NaCl实时处理。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术(NMT)结果显示,NaCl实时处理诱导WT和OE植株根尖K+和H+外排速率显著增加,而OE植株的K+和H+外排速率显著低于WT植株(图1)。

图1. 盐胁迫对WT和OE植株根尖K+和H+实时流速动态变化的影响。

图2. 植物根部检测图

 

其他实验结果

 

 

  • 多种胁迫和激素处理能显著诱导SlSTE1的表达。

  • lSTE1-OE植株在NaCl、KCl和LiCl等不同类型盐胁迫下的表现均优于WT,因此,SlSTE1对盐的响应并不对钠具有特异性。

  • 转基因株系在盐胁迫下的不同存活率与相应的生理参数有关。

  • 盐胁迫下,OE的Na+积累比WT少,K+/Na+比值高于WT,且OE中几乎所有检测到的参与离子平衡的基因的表达也都高于WT。

  • 盐胁迫15 d后,OE积累的ROS远少于WT,而Ri植株积累的ROS水平与WT相当。

  • WT幼苗在5 μM MV(诱导叶绿体产生超氧自由基的除草剂甲基紫精)处理下根长和地上部分长度均显著小于OE。

  • 在盐胁迫下,SlSTE1影响多种非生物和生物胁迫及激素相关基因的转录。

  • SlSTE-OE植株表现出对ABA的敏感性的改变,而对ACC的敏感性改变不大。

  • SlSTE1对调控ABA相关基因的表达至关重要。

  • SlSTE1可以通过与番茄中的SlPYLs和SlSnRK2s相互作用来调控ABA通路。

 

结论
本结果表明,SlSTE1在抗盐胁迫防御机制中的功能参与与ABA介导的信号传导,增强的ROS清除能力和K+/Na+稳态有关。SlSTE1的过表达还会影响许多胁迫响应基因的转录,并整合其他有益的特性,如对不同类型的盐胁迫和氧化胁迫的耐受性。因此,本研究表明SlSTE1通过改善番茄体内的离子稳态和ROS清除,促进ABA依赖的盐胁迫应答途径。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,江苏师范大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12987

 

感谢本文通讯作者,江苏师范大学朱明库副教授校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:44


PP浙大金崇伟:硝酸盐转运蛋白调节K+吸收和分配促植物在低K+胁迫下生长

基本信息

  • 主题:硝酸盐转运蛋白调节K+吸收和分配促植物在低K+胁迫下生长
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT植物营养创新平台
  • 标题:The Kand NO3- interaction mediated by NITRATE TRANSPORTER 1.1 ensures better plant growth under K+-limiting conditions
  • 作者:金崇伟(浙江大学)、刘星星(浙江大学)、Xian Zhi Fang(浙江大学、浙江农林大学)

 

检测离子/分子指标

K+、NO3-

 

检测样品

拟南芥根分生区、伸长区和成熟区

 

中文摘要

K+和NO3是大多数陆生植物根部吸收的钾和氮的主要形式。本研究发现拟南芥中K+和NO3-之间的密切关系是由NITRATE TRANSPORTER 1.1(NRT1.1)介导的。nrt1.1 敲除突变体表现出K+吸收和从根到地上部分分配的紊乱,并在K+不足的条件下表现出生长停止的特征。通过分别使用SULFATE TRANSPORTER 1;2 PHOSPHATE1 启动子在根表皮-皮层和中央维管中表达NRT1.1,这些突变体的K吸收和根到地上部分的分配得到部分恢复。基于nrt1.1-1/K+ transporter 1nrt1.1-1/high-affinityK+ transporter 5-3nrt1.1-1/K+ uptake permease 7 nrt1.1-1/stelar K+ outward rectifier-2 双突变体及相应的单突变体和野生型植物中K+含量的双因素方差分析,揭示了NRT1.1 与位于根表皮-皮层和中央维管中的K+通道/转运蛋白之间的生理上的相互作用。进一步的研究显示,这些K+吸收相关的相互作用依赖于由NRT1.1介导的与H+/NO3-同向运输相关的H+消耗机制。总之,本文的研究结果表明,根表皮-皮层和中央维管中的NRT1.1表达模式与K+通道/转运体相协调,分别促进K+吸收和从根到地上部分的分配,进而确保植物在K+不足条件下更好地生长。

 

离子/分子流实验处理

4日龄拟南芥幼苗在6 mM NO3-+2.0 mM K+或6 mM NO3-+0.05 mM K+培养基中培养3 d。

 

离子/分子流实验结果

研究发现在低K+培养基上预培养的植物与在K+充足的培养基上预培养的植物相比,三个根区的NO3-净内流速率均更高(图1)。

图1. 拟南芥根分生区、伸长区和成熟区的NO3-吸收速率平均值。负值代表NO3-吸收。

为了了解NRT1.1在根系K+吸收中的作用,研究使用NMT系统检测了植物根系的K+流速,发现在2.0和0.05 mM K+培养基中,nrt1.1-1chl1-5突变体根系伸长区和成熟区的K+净内流速率均低于Col-0植株的50%。相比之下,植物根系分生区净K+内流速率没有显著差异(图2B, C)。结果表明伸长区和成熟区是NRT1.1与根细胞K+吸收相关的靶区域。

图2. 拟南芥根部K+吸收速率。负值代表K+吸收。

图3. 拟南芥根成熟区K+吸收检测图。

 

其他实验结果

  • NRT1.1介导的对缺K+的耐受性可能是由NO3-吸收活性引起的,而不是NO3-感应功能导致的。

  • NRT1.2、NRT2.1、NRT2.2、NRT2.4和NRT2.5在对低K+耐受性方面与NRT1.1的功能不同。

  • 低K+胁迫会刺激NO3-的吸收活性,这可能是低K+胁迫导致NRT1.1上调所导致的。

  • NRT1.1功能的缺失可能会干扰根对K+的吸收。

  • NRT1.1只在低K+条件下在根到地上部分的K+分配中起明显作用。

  • NRT1.1可促进K+吸收可能是因为其仅在表皮和皮层表达。

  • NRT1.1在根的中央维管中的表达有助于K+从根到地上部分的分配。

  • NRT1.1在促进K+的吸收和根到地上部分分配方面的作用,需要根表皮-皮层和中央维管中的K+通道/转运蛋白的协同作用。

  • NRT1.1介导的K+营养改善与防止根际酸化有关。

 

结论

本研究表明,NRT1.1的NO3-转运活性在植物的K+营养中起重要作用。具体来说,在根表皮-皮层中表达的NRT1.1通过与K+吸收通道/转运蛋白(如AKT1、HAK5和KUP7)协同作用来发挥功能,在NRT1.1介导的NO3-吸收过程中通过H+消耗机制促进根对培养基中K+的吸收。而当在根中央维管中表达时,NRT1.1与木质部K+装载通道/转运蛋白(SKOR和KUP7)相互作用来促进K+从根到地上部分的分配(图4)。尽管NRT1.1与K+转运蛋白/通道相互作用的分子机制尚不清楚,但本研究的发现使大家能够明确这些转运蛋白之间相互作用的生理相关性。目前,在中国的农业实践通常需要施用过量的氮肥和钾肥,这不仅降低了这些肥料的利用效率,还可能导致环境污染。本研究结果表明,通过设计切实可行的方法来提高不同作物NRT1.1同系物的活性,有可能同时提高氮肥和钾肥在农业生产中的利用效率。

图4. 拟南芥中NRT1.1响应低K+胁迫的示意图。

 

测试液

basal agar medium, 6 mM NO3-, 2.0 mM K+, pH 6.5

basal agar medium, 6 mM NO3-, 0.05 mM K+, pH 6.5

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国林业科学研究院亚热带林业研究所于2014年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国农业科学院茶叶研究所于2015年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国水稻研究所于2016年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1104/pp.20.01229

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:50


PCE中国农科院作物所、阿德莱德大学:GmSALT3通过两种不同机制诱导植物排Na+排Cl-响应盐胁迫

基本信息

主题:GmSALT3通过两种不同机制诱导植物排Na+排Cl-响应盐胁迫

期刊:Plant Cell and Environment

影响因子:6.362

 

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Soybean CHX-type ion transport protein GmSALT3 confers leaf Na+ exclusion via a root derived mechanism, and Cl- exclusion via a shoot derived process

第一作者:中国农科院作物所关荣霞,阿德莱德大学Yue Qu

通讯作者:中国农科院作物所邱丽娟,阿德莱德大学Stefanie Wege、Matthew Gilliham

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

爪蟾卵母细胞

 

中文摘要

大豆(Glycine max)产量受包括土壤盐渍化在内的多种胁迫影响。GmSALT3(一种阳离子-质子交换蛋白)可通过调节地上部Na+和Cl外流来提高大豆耐盐性,然而,定位于ER的GmSALT3如何实现这一功能还不清楚。本研究分别利用异源系统和包含一个全长GmSALT3(NIL-T;耐盐)、一个截短转录本Gmsalt3(NIL-S;盐敏感)的近等基因系,对GmSALT3的功能进行研究。在异源系统中,GmSALT3能够恢复大肠杆菌的K+吸收缺陷,促进爪蟾卵母细胞中Na+、K+和Cl的内流和积累,而Gmsalt3却没有以上功能。对NILs的时程分析证实,地上部分Cl外排与Na+外排截然不同。嫁接实验表明,地上部分的Na+外排是通过基于根木质部的机制发生的;与此相反,NIL-T植株的茎木质部和韧皮部汁液中的Cl含量均显著高于NIL-S植株,表明地上部分Cl的外排可能基于新的韧皮部的Cl再循环机制。嫁接于NIL-S砧木上的NIL-T接穗Cl含量较低,证实了Cl再循环依赖于地上部分的GmSALT3。总之,这些发现为GmSALT3影响植物耐盐性提供了新的见解,揭示植物地上部Cl外排的新机制。

 

离子/分子流实验处理

爪蟾卵母细胞在ND96(96 mM NaCl, 1 mM KCl, 1 mM MgCl2, 5 mM HEPES, pH 7.5)中孵育72 h

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术(MIFE)测定卵母细胞质膜的净离子流速,结果表明,注射GmSALT3的卵母细胞与注射H2O的卵母细胞相比,Na+、K+和Cl-的外排减少(图1)。

图1. 爪蟾卵母细胞质膜的Na+、K+、Cl-吸收速率。正值表示吸收,负值表示外排。

 

其他实验结果

  • 表达GmSALT3全长使大肠杆菌中K+含量增加,GmSALT3-YFPGmSALT3_TM10AtKAT1AtCHX20的表达也增加。

  • GmSALT3-YFP在卵母细胞中定位到PM。

  • 双电极电压钳电生理学显示,在ND96培养基中培养时,注入GmSALT3的卵母细胞的静息膜电位与注入H2O的卵母细胞相比更正,但没有发现一致的电流差异,这表明通过GmSALT3的运输可能是电中性的。

  • 与注射H2O的卵母细胞相比,注射GmSALT3的卵母细胞含有更多的K+、Na+和Cl-

  • GmSALT3会影响K+、Na+和Cl-在卵母细胞中跨PM的运输。

  • 使用100 mM NaCl处理发现,NIL-S地上部分、茎和叶中的Cl-、K+含量更高,K+/Na+比却降低了,NIL-T叶片中的K+/Na+比在胁迫第3 d后才明显升高。

  • 盐处理10 d后,NIL-T的根、茎、叶干重明显增加。

  • 100 mM NaCl处理4 d后发现,Na+、Cl-在NIL-S的所有气生组织中积累得更多。

  • 在根部(主根和侧根),NIL-T比NIL-S积累的Cl-多。

  • 100 mM NaCl处理4 d后,检测大豆茎韧皮部和木质部汁液中的离子浓度。与NIL-T相比,NIL-S的木质部汁液中的Na+浓度明显更高。与叶片的数据相反,NIL-S的木质部和韧皮部汁液中的Cl-浓度比NIL-T低。

  • 对交互嫁接和自嫁接(self-grafted,对照)的植株进行100 mM NaCl处理8 d,结果发现在NIL-S砧木上嫁接NIL-T接穗,叶片Cl-含量比自嫁接NIL-S低。相反,当NIL-S接穗嫁接到NIL-T砧木上时,叶片中Cl-含量与自嫁接NIL-S相比差异不显著。与自接NIL-T植株相比,自接NIL-S植株的Cl-含量要高得多。

  • TEM(透射电子显微镜)成像观察NIL-T和NIL-S韧皮部的超微结构,发现盐处理后的NIL-T和NIL-S在根系韧皮部细胞中的形态没有差异差异,表明缺乏全长GmSALT3不会破坏亚细胞形态,离子流速的变化更可能是GmSALT3诱导排盐的直接原因。

 

结论

综上所述,本工作对GmSALT3在植物体内和异源系统中的耐盐机制提供了进一步的认识。研究认为,在NIL-T中,全长GmSALT3通过限制Na+在木质部的装载介导Na+和Cl-从地上部分排出,而Cl-则通过韧皮部从地上部分重新转移回根。这是第一次发现一种蛋白质能促进植物韧皮部的Cl-再循环,并使植物具有更好的耐盐性。本研究的数据还表明,GmSALT3是一个具有运输能力的内膜定位蛋白,但还不能说明GmSALT3通过不同细胞类型来改变不同转运过程的确切的细胞机制,这需要进一步研究。利用NIL-T和NIL-S植物进行RNA测序,可能有助于研究GmSALT3是否通过影响转录而赋予大豆耐盐性,以及在盐胁迫条件下, NIL-T和NIL-S的根部有哪些独特的途径和基因可能发生明显变化。

 

测试液

5 mM NaCl, 0.2 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 5 mM HEPES, pH 7.5

 

文献链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13947

 

感谢本文一作,中国农科院作物所关荣霞研究员校稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:00


联盟澳洲专家S Shabala:HKT1;5通过调节Na+/K+稳态传递Ca2+信号促植物耐盐

基本信息

主题:HKT1;5通过调节Na+/K+稳态传递Ca2+信号促植物耐盐

期刊:International Journal of Molecular Sciences

影响因子:4.556

标题:Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K+ and Ca2+ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots

作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学、佛山科学技术学院)、Mohammad Alnayef(塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+

 

检测样品

水稻及其近等基因系SKC1(NIL- SKC1)根伸长区(距根尖顶端1.2 mm根表上的点)、成熟区(距根尖顶端15 mm根表上的点)、木质部薄壁细胞

中文摘要(谷歌机翻)

有报道称OsHKT1;5基因是水稻耐盐的关键决定因素。该基因由SKC1基因座携带,其作用归因于木质部Na+的卸载。但是没有直接的证据能证明这个观点。此外,SKC1在向地上部分装载和运输K+方面还有待解释。本研究采用非损伤微测技术(MIFE)比较了野生型(WT)和NIL(SKC1)植物根木质部薄壁细胞Na+的吸收动力学。研究数据表明,在WT中观察到Na+的重吸收,而在NIL(SKC1)中没有该现象,从而研究质疑了HKT1;5作为转运体在木质部直接清除Na+中的功能作用。相反,HKT1;5表达水平的改变了水稻表皮和中柱中K+和Ca2+吸收及稳态相关的膜转运蛋白的活性,从而解释了观察到的表型。本研究的结论是,HKT1;5在植物耐盐性中的作用不能仅仅归因于降低木质部汁液中Na+的浓度,而是触发了在胁迫条件下参与维持植物离子稳态和信号传递的其他转运蛋白活性的复杂反馈调节。

离子/分子流实验处理

80 mM NaCl或10 mM H2O2实时处理

离子/分子流实验结果

研究采用非损伤微测技术(MIFE),测定了NIL(SKC1)水稻木质部薄壁组织的Na+流速。当向WT植株根中柱施加80 mM NaCl(模拟木质部汁液Na+浓度的增加)时,可测出强烈而持续的Na+吸收(图1A, C)。从功能上讲,这种吸收与根系木质部(通过HKT1;5或其他转运系统)对Na+的重吸收是一致的。然而,在NIL(SKC1)中,这种吸收是不存在的。相反,KD株系的木质部薄壁细胞对Na+的吸收甚至比WT系略高(图1A, C)。

然后研究检测了NaCl处理对K+跨根木质部薄壁细胞质膜转运的影响(图1B, D),结果发现NaCl处理会导致三个株系都产生一个瞬时的K+外排。从功能上看,在植物体内,这相当于NaCl诱导的K+向蒸腾流中的装载。K+外排速率的大小为NIL(SKC1)>WT>KD。

图1. 80 mM NaCl实时处理下木质部薄壁细胞的Na+和K+流速。(A, B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5(4A-02764)敲除株系(KD)瞬时Na+(A)和K+(B)流速。(C, D)Na+和K+流速的平均值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

然后研究想知道改变HKT1;5表达是否会影响根表皮膜转运蛋白的功能活性。研究首先比较了三个株系根表皮Na+的吸收模式(图2A, B)。结果发现Na+吸收的大小为NIL(SKC1)>WT>KD,表明薄壁细胞的HKT1; 5表达水平的变化强烈影响根表皮对Na+的吸收。

NaCl诱导的根表皮细胞K+损失大小为:NIL(SKC1)>WT>KD (图2C-E)。在两个根区都观察到这种变化。与成熟区(MZ)相比,伸长区(EZ)的K+损失要强得多。

图2. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Na+和K+流速。(A)WT植株伸长区瞬时Na+流速。(B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5(4A-0.2764)敲除(KD)株系在伸长区测得的Na+吸收峰值。(C)WT植株根伸长区和成熟区瞬时K+流速。(D, E)分别为NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5植株根伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K+流速。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

Na+/H+交换体的运行受SOS途径的控制,这一过程的关键步骤是盐胁迫引起的胞质游离Ca2+含量增加。胞浆Ca2+的这种变化对于调节NADPH氧化酶的运作也是必不可少的,它通过促发性ROS的产生影响阳离子通道的活性。因此,研究比较了上述水稻HKT1;5株系中NaCl诱导的Ca2+流速变化(图3)。实时NaCl处理会引起短暂的Ca2+外流,然而,这种反应在EZ中更强烈,在瞬态反应结束后,Ca2+流速值仍然为负,表明有一些主动的Ca2+外排系统参与其中。Ca2+外排顺序是NIL(SKC1)<WT<KD,这表明HKT1;5在NIL(SKC1)的过度表达损害了其中一个Ca2+外排系统(Ca2+-ATPase或CAX交换器)的运行。

图3. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Ca2+流速。(A)WT植株根伸长区和成熟区的瞬时Ca2+流速。(B, C)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5植株根的伸长区和成熟根区在胁迫后30 min内的Ca2+流速平均值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

H2O2在阳离子渗透通道对H2O2的盐度适应性响应和敏感性中起重要作用。因此,研究比较了H2O2诱导的三种基因型根表皮Ca2+流速的大小(图4)。与之前的研究结果类似,H2O2诱导了瞬时Ca2+内流,大小为KD>WT>NIL(SKC1)。因此,在NIL(SKC1)中过表达HKT1;5,降低了Ca2+渗透阳离子通道对H2O2的敏感性,可能影响植物感知和响应盐胁迫的能力。

图4. 10 mM H2O2处理下水稻根系伸长区Ca2+流速。(A)WT的根伸长区瞬时Ca2+流速。(B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5(KD)根表皮细胞Ca2+流速峰值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

图5. 水稻根伸长区Ca2+流速检测图

其他实验结果

  • NIL(SKC1)在伸长区和成熟根区HKT1;5的表达量均显著高于WT,并且HKT1;5的转录水平随着盐度的升高而显著上调。

  • 80 mM NaCl处理1周后,NIL(SKC1)株系表现出较为敏感的表型,与WT相比,叶片褪绿坏死比例较大,相对地上部和根系干重显著降低。

  • NIL(SKC1)植物在盐条件下积累了较多的K+,但也有较多的Na+。后者的结果显然与SKC1可以去除地上部分Na+的作用不符。

  • 研究比较了WT和SKC1植物根系中影响植物离子稳态的一些关键基因表达水平的变化。多个转运蛋白基因的表达水平存在显著差异;这种差异也表现出强烈的时间依赖性和组织依赖性(例如,在伸长区和成熟根区有不同的响应模式)。特别是,NIL(SKC1)在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低(在两个根区),而RBOHD在伸长区表达量要高得多。此外,与WT相比,在盐胁迫下,NIL(SKC1)的GORK表达降低,而RBOHD转录本的表达增加。此外,两个根区的SOS1转录水平都较低。

结论

总的来说本研究结果表明,由于生物体内存在多种反馈回路,利用突变体植物获得的结果应该非常谨慎地对待,不能作为有关特定基因作用的机理证据。此外,转录分析和GUS染色可能具有误导性,提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息不完全。因此,需要更加重视植物体的功能检测。

 

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM KCl, pH 5.5

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,佛山科学技术学院于2018年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.3390/ijms21144882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:18


MP郭岩、雷晓光:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

基本信息

主题:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

期刊:Molecular Plant

影响因子:13.164

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Dynamic changes of phosphatidylinositol and phosphatidylinositol 4-phosphate levels modulate H+-ATPase and Na+/H+antiporter activities to maintain ion homeostasis in Arabidopsis under salt stress

作者:北京大学雷晓光、XiuliHan,中国农业大学郭岩、杨永青、马亮

 

检测离子/分子指标

Na+、H+

 

检测样品

拟南芥根分生区,距根尖120 μm 根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

在环境变化下,植物的代谢物会动态地改变和分布。然而,目前人们对代谢产物在植物逆境响应中如何改变功能的还很不清楚。盐胁迫下维持离子稳态需要协调激活PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体这两种中枢调节物质。本文采用生物引导分离方法,鉴定了影响PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体活性的内源性小分子,发现磷脂酰肌醇(PI)通过直接与PM H+-ATPase AHA2的C端结合而抑制拟南芥在非胁迫条件下PM H+-ATPase的活性。盐胁迫下,磷脂酰肌醇4-磷酸(PI4P)/PI比值升高,PI4P结合并激活PM Na+/H+逆向转运体活性。PI更倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。同样,pis1突变体的PI水平降低,表现出PM H+-ATPase活性和耐盐性增强;而pi4kβ1突变体的PI4P水平降低,表现出PM Na+/H+逆向转运体活性和耐盐性减弱。综上所述,本文揭示了拟南芥在盐胁迫下PI与PI4P之间的动态变化,对于维持离子稳态以保护植物免受不利环境条件的影响至关重要。

离子/分子流实验处理

H+:7日龄拟南芥幼苗在含有75 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
Na+:7日龄拟南芥幼苗在含有100 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
离子/分子流实验结果
使用非损伤微测技术(NMT)检测Col-0, pis1-1, pis1-2,COM1 and COM2的H+流速。将7日龄幼苗转入含75 mM NaCl(pH 8.1)的MS培养基中培养24 h,测定根尖H+流速。pis1-1pis1-2植物的H+流速与Col-0相比显著增加,而COM1COM2植物的H+流速与Col-0植物相同(图1C, D)。因此,在PI含量减少的pis1突变体中,PM H+-ATPase活性增加,表明PI在体内抑制了PM H+-ATPase的活性。

图1. Col-0、pis1-1pis1-2COM1COM2根尖的净H+外排速率。正值代表H+外排。

在100 mM NaCl预处理24 h后,用NMT检测Col-0外排明显减少,而COM1COM2互补系的Na+外排被恢复到WT水平(图2C, D)。

图2. Col-0、pi4kβ1COM1COM2根尖的净Na+外排速率。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

  • 采用生物引导分离方法对拟南芥Col-0幼苗粗提物进行分离,通过质谱等分析,发现PI能结合并调节PM H+-ATPase活性。

  • 外源PI可能通过抑制PMH+-ATPase活性而抑制植物和酵母生长。

  • PI在正常条件下可能维持PM H+-ATPase活性的自抑制状态。

  • PI通过直接特异性的结合在PM H+-ATPase AHA2的C端,在AHA2 CS931位点的磷酸化增强了PI-AHA2的结合亲和力,在非胁迫条件下抑制PM H+-ATPase活性。

  • 为了确定PI是否也抑制植物中体内的PM H+-ATPase活性,从拟南芥生物资源中心获得了两个编码拟南芥PI合成关键酶的T-DNA插入突变体pis1-1pis1-2,利用遗传学证据表明,内源性PI负调控PM H+-ATPase活性。

  • PI生物合成调控通过调节PM H+-ATPase活性参与植物盐胁迫响应。

  • PI4P不影响PI介导的抑制PM H+-ATPase活性,对PI与AHAC的结合活性也没有影响。

  • 质膜中PI的含量远高于PI4P,且在盐胁迫下PI4P和PI(4,5)P2的含量较非盐胁迫下显著增加,PI4P/PI比值在盐胁迫下升高。

  • 盐胁迫下,PI被代谢成PI4P,并释放PM H+-ATPase的活性以提供质子梯度;同时,PI4P激活PM Na+/H+逆向转运体的活性,将Na+运出细胞。

  • PI倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。在pi4kβ1突变体(PI4Kβ1是PI合成PI4P的关键酶)中,PI4P水平降低,PM Na+/H+逆向转运体活性降低,耐盐胁迫能力下降。

  • 内源性PI4P可激活质膜Na+/H+逆向转运体的活性。

  • 拟南芥内源性PI4P参与调控PM Na+/H+逆向转运体在盐胁迫下的活性。

  • 内源性PI4P正调节PM Na+/H+逆向转运体活性。

  • PI4P更倾向与高度活化的SOS1结合,这也许是为了在盐胁迫下维持或激活SOS1的活性。

  • NaCl处理可诱导PI4K激酶活性,增加质膜中PI4P含量。

结论
本研究通过生物引导分离法鉴定了一个内源性脂质分子PI,它与PM H+-ATPase结合,并在非胁迫条件下抑制其活性,在盐胁迫下,PI与PM H+-ATPase解离,进而降低其抑制作用,使PM H+-ATPase被激活。根据这一观点,PI4K激酶的活性被盐胁迫诱导,将PI代谢成PI4P,后者结合并激活PM Na+/H+逆向转运体SOS1。PM H+-ATPase活性的增加产生了一个跨膜质子梯度,直接激活SOS1,将Na+运出细胞(图3G)。本研究揭示植物通过调节代谢物的变化来协同调节关键酶活性,使植物能够对逆境胁迫做出响应。
图3. PI和PI4P动态变化如何在调节离子稳态中发挥关键作用的模型。

测试液

0.1 mM CaCl2,0.3 mM MES,0.5mM KCl,pH 6.0

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学分别于2019、2020年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.07.020

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:22


PPB山农:NMT发现IAA可促草莓排Na+​保K+缓解盐胁迫

基本信息

主题:NMT发现IAA可促草莓排Na保K缓解盐胁迫

期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:3.72

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Auxin alters sodium ion accumulation and nutrient accumulation by playing protective role in salinity challenged strawberry

作者:山东农业大学李玲、杨超、张蕊

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

草莓根

中文摘要(谷歌机翻)

土壤中的高盐会影响草莓产量和果实品质,生长素诱导的植物对土壤盐渍化的响应会增强。本研究表明,外源施加IAA可以部分缓解草莓幼苗的应激反应。细胞学分析表明,在高盐条件下,草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

 

离子/分子流实验处理

6日龄草莓幼苗100 mM NaCl、100 μM NaCl+0.57 mM IAA、0.57 mM IAA处理3 d或6 d。
离子/分子流实验结果
不同处理下,Na+流速和Na+含量的变化趋势相同。处理6 d后,与对照相比,NaCl和NaCl+IAA均增加了根(图1D)和叶片(图1C)的Na+流速,但与NaCl+IAA处理相比,根系Na+流速对NaCl的响应更高。在叶片中,结果相反。NaCl处理下Na+流速增幅较大,叶片与根系相比增加了5.5倍,NaCl+IAA处理下叶片比根系增加11倍。

不同处理下K+流速与K+含量的变化趋势相同,NaCl处理下,叶片和根系K+流速均高于其他3个处理。

图1. 高盐条件下,第3天添加生长素可促进草莓根系Na+外排,第6天添加生长素可促进草莓叶片Na+外排。高盐度条件下草莓根系K+流速在第6天被生长素的添加所抑制。(A)(E)第3天草莓叶片Na+流速(A)和K+流速(E),(B)(F)第3天草莓根系Na+流速(B)和K+流速(F),(C)(G)第6天草莓叶片Na+流速(C)和K+流速(G),(D)(H)第6天草莓根系Na+流速(D)和K+流速(H)经NaCl(100 mM )、IAA(0.57 mM )及其组合处理。正值代表Na+、K+外排。

其他实验结果

  • 外源IAA显著增强了NaCl处理下草莓幼苗的生长。

  • 外源IAA使根系活力提高,部分恢复了根系活力。

  • NaCl处理3 d和6 d后电导率均有所增加,单独施用IAA可显著降低盐处理6 d后的电导率。

  • 盐胁迫下Na+含量增加。

  • NaCl处理的NDFF降低,单独外源施加IAA和NaCl+IAA组合处理后幼苗根和叶中NDFF升高。

  • NaCl处理6 d后,叶片和根系N含量显著低于对照,但与单独施用NaCl相比,NaCl处理下外源施用IAA提高了叶片和根系N含量。

  • NaCl处理6 d后,可溶性糖含量高于NaCl处理对照。在NaCl和IAA处理的组合下略有降低。

  • 在草莓根尖的横截面上,NaCl处理后细胞形状不规则,细胞体积不均匀。在没有盐处理的情况下,IAA处理增加了细胞数量而不改变细胞体积。IAA+NaCl的组合并没有改变细胞形状。

结论
盐度降低光合效率抑制草莓幼苗生长,其原因是Na+毒性和氧化应激增加了叶片损伤。研究表明,盐胁迫条件下草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.008

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:26


EEB中国农科院资源区划所:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+​/Ca2+能力提高种子发芽率

基本信息

主题:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+/Ca2+能力提高种子发芽率

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:4.027

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Exogenous salicylic acid signal reveals an osmotic regulatory role in priming the seed germination of Leymus chinensis under salt-alkali stress

作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、陈红娜

 

检测离子/分子指标

Ca2+、K+、Na+、O2

 

检测样品

羊草种子,种子胚顶部

中文摘要(谷歌机翻)

渗透调节剂在提高植物种子活力以应对非生物胁迫方面起着重要的调节作用。但种子萌发率较低一直是限制羊草繁殖的障碍因素,特别是在盐碱化的土壤中。本研究通过水杨酸浸种处理羊草种子,探讨外源水杨酸是否参与盐碱胁迫下羊草种子萌发的渗透调节。本文报道了水杨酸对促进羊草种子发芽率的诱导作用。数据表明,盐碱胁迫下,外源水杨酸促进了羊草萌发种子中O2的内流,从而提高了呼吸强度,引发了萌发种子的一系列生理变化。外源水杨酸通过调节Na+、K+、Ca2+等离子以及脯氨酸、可溶性糖等相容代谢产物的积累,平衡渗透势,降低质膜的渗透损伤。外源水杨酸处理增加了盐碱胁迫下羊草种子Na+的外排,抑制了K+和Ca2+的外排,从而降低了盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中Na+的积累,使更多的K+和Ca2+保留下来,从而提高了羊草种子萌发过程中抗氧化酶的活性,减轻了损伤,促进了信号因子H2O2的积累,提高了羊草种子的发芽率。

离子/分子流、离子浓度成像实验处理方法

选取0.1 mM 水杨酸(SA)、蒸馏水(对照)处理,盐碱土培养3 d后的羊草种子测定Na+、K+、Ca2+流速,另外选取0.1 mM 水杨酸和对照浸种12 h后和盐碱土培养3 d后的羊草种子进行O2的测定。
离子/分子流、离子浓度成像实验结果
研究采用非损伤微测技术(NMT)测定萌发种子表面的O2内流。结果表明,萌发培养3 d后,0.1 mM SA处理下萌发种子的O2速率显著高于对照(图1H),但盐碱胁迫下种子的呼吸强度有所降低。此外,0.1 mM SA处理后O2内流速率显著高于对照(图1I),说明SA可以提高盐碱胁迫下羊草种子的发芽率和活力。

图1. 羊草种子O2吸收。

为了进一步探究为什么用0.1 mM SA处理会减少Na+的含量,而增加Ca2+、K+的积累,研究用NMT测量了用0.1 mM SA处理和对照组在培养3 d后的发芽种子的胚顶部的Na+、K+和Ca2+的流速和浓度空间成像。结果显示,0.1 mM SA处理和对照组都明显表现出Na+的外排(图2A),但0.1 mM SA处理表现出比对照组更高的Na+外排,Na+的平均速率达到1144 pmol cm-2⋅s-1,与对照组相比,增加了4.66倍(图2B)。Na+浓度空间成像表明,虽然对照处理下种子表面Na+含量增加,但种子表面Na+积累量明显低于SA处理(图2C)。与对照K+的外排不同,0.1 mM SA处理下萌发的种子虽然K+流速较低,但仍然是内流(图2D),种子胚顶部的平均内流速率仅为0.68 pmol cm-2·s-1。值得注意的是,对照组中K+平均外排速率达到341.81 pmol cm-2⋅s-1(图2E),对照组中萌发种子表面的K+浓度也明显低于SA处理时的浓度,表明对照组中发生了巨大的K+外排(图2F)。Ca2+流速数据表明,在用0.1 mM SA处理和对照组中,检测到稳定的Ca2+外排(图2G)。与对照组相比,用0.1 mM SA处理后的Ca2+外排速率明显降低(图2H),用0.1 mM SA处理的种子表面的Ca2+浓度也比对照组低(图2I)。

图2. 在盐碱胁迫下,外源SA改变了羊草发芽种子表面的离子流速。(A) Na+的瞬时流速 (B) Na+平均流速 (C) 种子表面Na+浓度空间成像(0-150 μm)。(D) K+的瞬时流速 (E) K+平均流速 (F) 种子表面K+浓度的空间成像(0-150 μm)。(G) Ca2+的瞬时流速 (H) Ca2+平均流速 (I) 种子表面Ca2+浓度空间成像(0-150 μm)。

其他实验结果

  • 外源SA提高了羊草种子的活力和发芽率。

  • 盐碱胁迫下外源SA影响了种子休眠。

  • 盐碱胁迫下外源SA激活了羊草种子抗氧化酶系统。

  • 外源SA缓解了盐碱胁迫对质膜的损伤。

  • 盐碱胁迫下外源SA改变了Na+、K+和Ca2+的积累。

  • 盐碱胁迫下外源SA触发转录水平的变化。

结论
综上所述,合理剂量的外源SA可以作为渗透调节剂促进羊草种子萌发,0.1 mM SA的施用浓度有效提高了盐碱胁迫下羊草种子的活力和萌发。通过增加内源SA和O2流入,SA在平衡羊草萌发种子中的内源性激素和渗透物方面发挥了重要的渗透调节作用(图3)。此外,外源SA通过调节信号因子H2O2、渗透物质以及Na+、K+、Ca2+等离子在羊草种子萌发过程中的积累,提高抗氧化酶活性,保护细胞膜的完整性。本研究表明,SA主要通过调控盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中离子分泌和渗透调节物质积累途径发挥作用,外源SA将为促进盐碱化土壤羊草种子萌发和繁殖提供有效参考。调节外源SA介导的植物种子的生理和渗透响应,也揭示了在非生物胁迫下减轻渗透胁迫对发芽种子的损害的一个启示。

图3. 盐碱胁迫下,SA介导羊草种子萌发的一种假设调控途径。

测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学、首都师范大学分别于2019年、2015年、2006采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104498

 

感谢本文一作,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所陈红娜博士校稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:31


中国林科院张华新、杨秀艳:NMT发现白刺通过维持叶肉排Na+保K+能力及H+泵活性来适应盐胁迫

基本信息

主题:NMT发现白刺通过维持叶肉排Na+保K+能力及H+泵活性来适应盐胁迫

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.655(2020年)

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Tissue tolerance mechanisms conferring salinity tolerance in a halophytic perennial species Nitraria sibirica Pall.

作者:中国林科院国家林业和草原局盐碱地研究中心张华新、杨秀艳、唐晓倩、张会龙

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、H+

 

检测样品

西伯利亚白刺叶肉组织

 

中文摘要

植物的耐盐性依赖于不同组织和器官的协调运转。组织耐盐性是赋予植物适应盐环境的关键性状之一。这一特性意味着在代谢活跃的细胞中能够维持较低的胞质Na+/K+比值。本研究以多年生木本盐生植物西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)为材料,探讨其耐盐性机制。结果表明,100~200 mM NaCl处理刺激了幼苗的生长。离子分布结果表明,叶片起到Na+库的作用,而植物根系具有优越的保K+能力。从土壤中吸收的过量Na+主要转运到地上部分,最终被区隔在叶肉细胞的液泡中。因此,在盐胁迫下西伯利亚白刺能够在组织和细胞水平上特异性保持K+/Na+的最适平衡。为此,西伯利亚白刺叶肉细胞中液泡H+-ATPase和H+-PPase酶活性升高, NsVHANsVP1NsNHX1基因的表达上调。NsVHANsVP1NsNHX1介导的叶肉液泡Na+区隔化降低了细胞质中Na+浓度,抑制了K+的流失。同时,西伯利亚白刺在转录水平上调TPK的表达,促进K+从液泡向细胞质转移,有助于维持细胞质中K+稳态。综上表明,西伯利亚白刺的液泡Na+区隔化和细胞内K+稳态等组织耐受特性对西伯利亚白刺适应土壤盐渍化具有重要作用。

 

离子/分子流实验处理

0、200和400 mM NaCl处理24 h

 

离子/分子流实验结果

采用非损伤微测技术(NMT)检测了西伯利亚白刺叶肉细胞Na+、K+和H+的稳定流速。盐胁迫诱导叶肉Na+和K+净外排速率呈剂量依赖性增加(图1A-D)。同时,盐处理导致H+净外排速率呈剂量依赖性增加(图1E, F),可作为PM H+-ATPase活性的一个体现。

图1. 西伯利亚白刺幼苗叶片叶肉细胞内Na+、K+和H+的净流速。正值代表Na+、K+和H+外排,负值代表Na+、K+和H+吸收。

 

其他实验结果

  • NaCl浓度在100~200 mM时对西伯利亚白刺幼苗的生长有刺激作用,超过300 mM时则产生抑制作用。

  • NaCl处理后西伯利亚白刺幼苗叶片、茎和根中的Na+含量以剂量依赖性方式增加;随着NaCl浓度的增加,叶中K+含量下降,但根中K+含量有所增加;随着胁迫严重程度和时间的增加,幼苗3个组织的K+/Na+比值均有所下降。各处理下,根部的K+/Na+比最高,叶片最低。

  • 盐处理诱导了叶肉细胞Na+积累。

  • NaCl胁迫显著提高了液泡膜H+-ATPase和H+-PPase的活性,且活性呈时间依赖性增加。各时间点PM H+-ATPase活性均低于液泡膜H+-ATPase活性。

  • 采用RT-qPCR测定了6个参与Na+和K+运输的基因表达。盐胁迫显著增加了大部分目标基因的表达,在400 mM NaCl胁迫1 d后或200 mM NaCl胁迫14 d后,检测到的基因表达量最高,表明它们可能参与了液泡Na+区隔化和K+保留的过程。

 

结论

本研究表明,西伯利亚白刺的耐盐性主要表现在液泡Na+区隔化和细胞质K+稳态。未来的研究应侧重于其他细胞器(如内质网)作为细胞内Na+储存的潜在储存体的作用。同时,液泡含有水解酶、磷酸酶和磷酸酯酶等多种酶类,因而与泛素化等蛋白质修饰过程相联系。在液泡液中Na含量较高的情况下,液泡中的酶如何发挥作用还有待回答。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.7

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的中国林科院于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa174

 

感谢本文通讯作者,中国林科院国家林业和草原局盐碱地研究中心杨秀艳副研究员校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:51


Crop J南农张阿英:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据

基本信息

主题:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据

期刊:The Crop Journal

影响因子:4.407

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Calcineurin B-like protein 5 (SiCBL5) in Setaria italica enhances salt tolerance by regulating Na+ homeostasis

作者:南京农业大学张阿英、颜景畏、杨澜

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

谷子根(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐分是一种主要的非生物胁迫因素,会抑制植物生长,严重限制农业生产力。植物通过钙调磷酸酶B样蛋白(CBLs)调节盐的吸收。尽管在拟南芥中已经对CBLs响应盐胁迫的作用机制进行了深入研究,但其在谷子(Setaria italica)中的作用还不清楚。谷子的基因组编码了7个CBLs,其中只有SiCBL4被证明参与了对盐的响应。在拟南芥sos3-1突变体中过表达SiCBL5恢复了其盐敏感表型,而其他SiCBLsSiCBL1SiCBL2SiCBL3,SiCBL6, and SiCBL7)则没有恢复Atsos3-1突变体的盐敏感表型。SiCBL5含有N-豆蔻酰化基序并位于质膜中。在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,但敲低该基因增加了植株的盐敏感性。酵母双杂和萤火虫荧光素酶互补成像实验表明,SiCBL5在体内外与SiCIPK24发生了物理交互作用。SiCBL5SiCIPK24SiSOS1在酵母中的共表达赋予了高耐盐的表型。在盐胁迫条件下,与野生型植株相比,过表达SiCBL5的植株表现出较低的Na+积累量和较强的Na+外排能力,RNAi-SiCBL5植株的Na+积累量较高,Na+外排能力较弱。这些结果表明,SiCBL5通过调节Na+稳态赋予了谷子耐盐性。

 

离子/分子流实验处理

3日龄谷子幼苗100 mM NaCl处理24 h

 

离子/分子流实验结果

由于SiCBL5在根中的高表达表明SiCBL5可能影响根中Na+的外排,故采用非损伤微测技术(NMT)检测根中Na+的外排速率。NaCl预处理的野生型和SiCBL5转基因植株的所有根系均表现出Na+外排的特性。RNAi-SiCBL5植株根系Na+外排速率明显弱于野生型,SiCBL5过表达植株根系Na+外排速率明显强于野生型(图1)。

图1. SiCBL5对谷子Na+外排的影响。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

  • SiCBL1-YFP、SiCBL2-YFP和SiCBL3-YFP这三种蛋白存在于液泡膜中。SiCBL4和SiCBL5仅与质膜定位标记物一起定位于质膜中。在细胞膜、细胞质和细胞核中检测到SiCBL6-YFP和SiCBL7-YFP的信号。

  • SiCBL5和SiCBL4恢复了Atsos3-1突变体的盐敏感表型。

  • SiCBL4和SiCBL5均与AtCBL4功能同源。

  • SiCBL5提高了谷子的耐盐性,在耐旱性方面也可能发挥作用,但是对高温胁迫没有积极响应。

  • SiCBL5在体外和体内与SiCIPK24互作。

  • SiCBL5-SiCIPK24影响了酵母细胞中SiSOS1的功能。

 

结论

在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,而敲除SiCBL5则增加了其盐敏感性。SiCBL5通过调节Na+稳态增加耐盐性。本研究为阐明CBLs在植物中的功能及植物耐盐机制提供了参考。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.06.006

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:40


MP谢旗:NMT发现VPS23A促盐胁迫下根排Na+为ESCRT组分增强SOS模块功能维持拟南芥耐盐提供证据

基本信息

主题:NMT发现VPS23A促盐胁迫下根排Na+为ESCRT组分增强SOS模块功能维持拟南芥耐盐提供证据

期刊:Molecular Plant

影响因子:12.084(2020年)

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:ESCRT-Icomponent VPS23A sustains salt tolerance by strengthening the SOS module in Arabidopsis

作者:中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗、于菲菲、娄丽娟

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

拟南芥根部分生区

 

中文摘要(谷歌机翻)

由钠转运蛋白SOS1和调节蛋白SOS2和SOS3组成的盐分过度敏感(SOS)信号模块,是众所周知的帮助植物抵抗盐分积累的中枢泌盐系统(centralsalt excretion system)。本研究报告了VPS23A是运输所需的内体分选复合物(EndosomeSorting Complex Required for Transports, ESCRT)的组成部分,在SOS模块赋予植物耐盐性的功能中起着至关重要的作用。VPS23A增强了SOS2/SOS3复合体的相互作用。在盐胁迫存在的情况下,VPS23A正向调控SOS2重新分布到质膜的过程,然后激活SOS1的逆向转运体的活性,减少植物细胞中Na+的积累。遗传证据表明,通过SOS2SOS3的过表达实现的耐盐性取决于VPS23A。综上所述,研究结果表明VPS23A是SOS模块的关键调节因子,可影响SOS2在细胞膜上的亚细胞定位。此外,膜结合的SOS2赋予拟南芥幼苗较强的耐盐性,揭示了SOS2分选对细胞膜发挥作用的重要性。

 

离子/分子流实验处理方法

12日龄的拟南芥在150 mM NaCl中处理5 h

 

离子/分子流实验结果

为了研究VPS23A是否影响植物细胞向质外体分泌Na+的过程这一问题,使用非损伤微测技术(NMT)检测了拟南芥根尖Na+的外排速率。将12日龄拟南芥WT和vps23a突变体幼苗在有无150 mM NaCl的液体培养基中处理5 h。如图1D和图1E所示,经NaCl处理后,两种基因型的Na+净外排速率都显著增加。统计分析表明,在NaCl胁迫下,突变体植株的净Na+外排速率远低于WT,而未经NaCl处理的两种植株的净Na+外排速率之间无显著变化。vps23a突变体在不同时间点的净Na+外排速率在1200~1800 pmol cm-2s-1之间,而野生型植株的净Na+外排速率则在1800~2200 pmol cm-2s-1之间。这些数据表明VPS23A确实对高盐条件下植物体内Na+的分泌有积极作用。

图1. VPS23A影响拟南芥根尖净Na+流速。正值代表Na+外排。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学、中国科学院植物研究所等数十家单位采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.05.010

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:42


西北研究院:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

基本信息

主题:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

期刊:Journal of Experimental Botany

影响因子:5.354(2018年)

研究使用平台:NMT水旱胁迫创新平台

标题:Integrated regulation triggered by a cryophyte ω-3 desaturase gene confers multiple-stress tolerance in tobacco

作者:中科院西北生态环境资源研究院石玉兰

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

1周龄WT和转基因烟草根(距根尖300~400 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

ω-3脂肪酸去饱和酶(FADs)被认为主要通过亚麻酸(C18:3)诱导的膜稳定作用促进植物抗逆性,但缺乏对其在胁迫适应中的作用的综合分析。研究从低温植物高山离子芥,(Chorispora bungeana)中分离出微粒体ω-3 FAD基因(CbFAD3),并阐明其在胁迫耐受中的功能。表现出与拟南芥AtFAD3高度同一性的CbFAD3被非生物胁迫上调。其功能通过酵母中的异源表达来验证。烟草中CbFAD3的过量表达在叶和根中组成性地增加了C18:3,这保持了膜的流动性,并增强了植物对冷,干旱和盐胁迫的耐受性。值得注意的是,组成型增加的C18:3诱导质膜Ca2+-ATPase的持续活化,从而改变应激诱导的Ca2+信号传导。与C18:3水平正相关的活性氧(ROS)清除系统也在转基因系中被激活。微阵列分析显示过表达CbFAD3的植物增加了应激反应基因的表达,其中大多数受C18:3,Ca2+或ROS的影响。CbFAD3一起通过C18:3诱导的膜,Ca2+,ROS和应激反应基因的整合调节赋予对烟草中多种胁迫的耐受性。这与先前的观察结果形成对比,之前的观察结果仅仅将胁迫耐受性归因于膜稳定。

 

离子/分子流实验处理

15% PEG6000和200 mM NaCl实时处理

 

离子/分子流实验结果

当15%PEG实施胁迫时,烟草根尖Ca2+外排速率瞬时增加,转基因株系的Ca2+外排速率是WT植株的0.9~1.4倍(图1A)。在200 mM NaCl胁迫下,转基因植株也观察到较高的Ca2+外排速率(142.0~156.8%)(图1C),结合[Ca2+]cyt结果说明CbFAD3-过表达植物中PM Ca2+-ATPase的持续激活改变了早期胁迫时诱导的Ca2+信号传递。

图1. CbFAD3转基因和WT烟草在不同处理下Ca2+流速的动态变化。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+吸收。

 

测试液

0.05 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.1 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,甘肃地区的兰州大学所于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/ery050

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:59


S Shabala、陈仲华:叶肉细胞排Cl-排K+速率可用于预测温室和大田水稻生殖期的耐盐能力

基本信息

主题:叶肉细胞排Cl-排K+速率可用于预测温室和大田水稻生殖期的耐盐能力

期刊:Plant Growth Regulation

标题:Leaf mesophyll K+ and Cl- fluxes and reactive oxygen species production predict rice salt tolerance at reproductive stage in greenhouse and field conditions

作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学)、陈仲华(西悉尼大学)、Miing‑Tiem Yong(西悉尼大学、塔斯马尼亚大学)、Celymar Angela Solis(西悉尼大学、塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

水稻旗叶叶肉细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

多数水稻耐盐性的研究多是在苗期进行单一试验。在此,本研究旨在通过温室试验和田间试验的比较研究,了解在水稻生殖期叶肉离子转运和氧化响应在盐耐受方面的作用。研究采用农艺、生理、电生理、分子和细胞成像技术,比较对照和盐胁迫下水稻植株的生理反应。盐分对Koshihikari的影响最为严重,其次是Doongara和Reziq。研究发现叶肉细胞中保K+能力和Cl-外排赋予水稻耐盐性。生长参数与净K+流速(r2=0.45~0.60)和净Cl-流速(r2=0.47~0.72)呈中等到强的相关性。同时,叶肉细胞NADPH氧化酶基因OsRBOHD的动态ROS产生和调控对水稻生殖期的耐盐性至关重要。OsRBOHD表达与离子流速显著相关(r2=0.45~0.64)。本研究首次汇集了温室和大田条件下水稻生殖阶段细胞离子胁迫与耐盐性氧化应激组分之间的潜在联系,将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

离子/分子流实验处理

盐处理0、14、28、42天,每天施加2 dS m-1盐度,直到达到8 dS m-1
离子/分子流实验结果

叶肉离子流速在三种基因型之间、在两种实验条件之间以及在盐处理的42天内显著不同(图1)。在大多数情况下,对照和盐胁迫样品的流速差异随胁迫时间的延长而增大(图1)。总体而言,在两个试验中,3个品种盐处理后K+、Na+和Cl-外排速率均以Koshihikari最大。叶肉净K+外排速率在Koshihikari中显著升高,尤其是在盐胁迫42天时,盐度对外排速率的影响在温室试验中更为明显(图1a, d)。然而,三个栽培品种之间的Na+流速差异很小。盐处理引起的Na+外排仅在Koshihikari上有显著差异;该品种的Na+外排速率高于其他两个品种,特别是在盐处理14天时的田间试验中(图1b, e)。在两个试验中,盐处理引起的Cl-外排存在显著差异;Koshihikari的Cl -外排速率最高,Reiziq最低(图1c, f)。

图1. 盐度对3个基因型水稻生殖期叶肉细胞离子流速的影响。数据为从温室(左栏)和田间(右栏)采集的对照和盐胁迫植物叶肉细胞净K+(a, d)、Na+(b, e)和 Cl-(c, f)流速。负值代表K+、Na+、 Cl-外排。

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

NMT仪器信息

·据中关村NMT产业联盟了解,佛山科技学院国际膜生物学与环境研究中心于2018年,采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统

 

原文链接:https://doi.org/10.1007/s10725-020-00619-y

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:03


中科院东北地理所、大连民大:NMT发现耐盐系苜蓿愈伤组织排Na+更强 为海水灌溉育种研究提供新手段

基本信息

主题:NMT发现耐盐系苜蓿愈伤组织排Na+更强 为海水灌溉育种研究提供新手段

期刊:Pakistan Journal of Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Identification of Short-Term Na+ Secretion In Salt Tolerant Cell Line From Alfalfa Callus Cultures Selected On Half-Natural Seawater Medium

作者:中科院东北地理与农业生态研究所魏红旭、大连民族大学郭鹏

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

紫花苜蓿根,距根尖500 μm

 

中文摘要(谷歌机翻)
海水灌溉对沿海农业发展至关重要,但愈伤组织培养植物株系耐盐响应海水的关键机制仍不清楚。本研究以紫花苜蓿(Medicago sativa)的下胚轴愈伤组织为研究对象。将Gongnong 2号培养成M0亲本,10代后,在半天然海水中筛选EMS诱导的耐盐系Ms1(采自大连市泊石湾)。比较了M0和Ms1再生苗对50%、30%、10%和0%(对照)海水比例的耐盐性差异。不同愈伤组织培养系和海水处理的因素对地上部分高(长)和Na+积累、气孔导度(SC)、叶片叶绿素含量没有交互作用。对于这两个株系而言,对照和10%的海水处理下根长、地上部生物量和气孔密度(SD)都较大,而MDA和脯氨酸含量较少。与M0株系相比,Ms1株系的耐盐性相对较高,主要是干物质对根系的分配较少,SD和SC下降,控制了地上部Na+的积累,但叶绿素含量和膜保护能力增强。通过非损伤微测技术(NMT)获得的结果表明,在前1.5分钟内,Ms1株系根中的净Na+流速显示出最高的速率和显著的外排模式,而 M0株系中出现了一些Na+内流。综上所述,通过筛选耐盐愈伤组织,海水灌溉在沿海紫花苜蓿生长发育中具有一定的应用潜力。根系Na+外排是决定其耐海水盐度的一个重要参数。

 

离子/分子流实验处理

在250 mM NaCl(半天然海水的浓度)处理16 d。

 

离子/分子流实验结果

从海水处理开始,Ms1株系的净Na+流速显示比Ms0系高(图1A)。Ms1株系所有净Na+流速均为正值,表明离子外排。测量M0株系的净Na+流速在前30 s为正值,此后净Na+流速负值出现的频率增加,直至80 s结束。这表明Na+流入M0株系根部是新月形的。框中的点表示Ms1株系的第一百分位值与M0株系的第三百分位值具有可比性(图1B)。计算出Ms1株系和M0株系的平均Na+流速分别为826.83±186.71和261.68±152.18 pmol cm-2s-1

图1. 愈伤组织培养株系净Na+流速。正值代表Na+外排。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.researchgate.net/publication/324981094_Identification_of_short-term_Na_secretion_in_salt_tolerant_cell_line_from_alfalfa_callus_cultures_selected_on_half-natural_seawater_medium

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 01:10


PPB山师:NMT发现盐胁迫促盐地碱蓬NO3-、H+吸收 为解释盐生植物在低硝高盐条件下吸收和积累NO3-提供依据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫促盐地碱蓬NO3-、H+吸收 为解释盐生植物在低硝高盐条件下吸收和积累NO3-提供依据

期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:4.27

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The positive effectof salinity on nitrate uptake in Suaeda salsa

作者:山东师范大学宋杰、刘冉冉、Bing Cui

 

检测离子/分子指标

NO3-、H+

 

检测样品

盐地碱蓬

 

中文摘要

硝酸盐在盐生植物的耐盐性中起着营养和渗透双重作用。然而,盐生植物在盐碱条件下如何吸收NO3-仍不清楚。在0.5 mM的NO3--N条件下,用0、200和500 mM的NaCl处理盐地碱蓬幼苗,同时添加或不添加Na3VO4(质膜H+-ATPase抑制剂)处理24 h。200 mM NaCl处理上调了根中硝酸盐转运蛋白2.1(SsNRT2.1)的基因表达,增加了根中H+和NO3-的内流,以及叶和根中15NO3-的积累。SsNRT2.1在200 mM NaCl+Na3VO4处理下的表达量显著高于不加Na3VO4处理,而在叶片和根中15NO3-的积累量则相反。在200mM NaCl下,施加Na3VO4对根系H+净流速无显著影响,但诱导根系NO3-净外排。盐度可直接激活SsNRT2.1的表达,并通过增加PM H+-ATPase泵入H+促进盐地碱蓬对NO3-的吸收,这可能解释了为什么某些盐生植物在低NO3-和高盐度条件下吸收和积累高浓度NO3-的原因。

 

离子/分子流实验处理方法

①0、200、500 mM NaCl处理1 d。
②0+150 μM Na3VO4、200+150 μM Na3VO4、500 mM NaCl+150 μM Na3VO4处理1 d。

 

离子/分子流实验结果

与0 mM NaCl相比,200 mM NaCl明显诱导净NO3-内流。然而,500 mM NaCl诱导净NO3-外排(图1a, b)。当加入150 μM Na3VO4时,0、200和500 mM NaCl诱导了NO3-净外排,特别是在500 mM NaCl处理下(图1a, b)。

在0 mM NaCl+0 mM Na3VO4处理下H+外排,在200、500 mM NaCl和0+150 μM Na3VO4、200+150 μM Na3VO4和500 mM NaCl+150 μM Na3VO4处理时H+内流(图1c, d)。与0 mM NaCl相比,200 mM NaCl显著诱导了H+的内流。与不添加Na3VO4的处理相比,添加150 μM Na3VO4显著诱导了所有NaCl浓度处理下的净H+内流(图1c, d)。

图1. 不同浓度NaCl和Na3VO4胁迫下盐地碱蓬根系NO3-和H+流速。正值代表H+、NO3-外排,负值代H+、NO3-吸收。

 

其他实验结果

  • 处理24h后,SsNRT2.1在根部的相对表达量随着NaCl浓度的增加而增加,添加Na3VO4会促进其表达量增加。

  • 在不同浓度NaCl处理下,根和叶中15NO3-的积累趋势与SsNRT2.1的相对表达量一致。盐分增加了根和叶中15NO3-的积累,尤其是在200 mM NaCl下。添加Na3VO4降低了根系和叶片中15NO3-的积累。

  • 无论Na3VO4怎么处理,盐度对根和地上部分的干重影响较小。添加Na3VO4会显著降低0 mM NaCl处理下根和地上部分的干重。

 

结论

200 mM NaCl增加了盐地碱蓬对NO3-的吸收,这可能是由于PM H+-ATPase增加了H+的泵入。同时,盐度对SsNRT2.1的表达有积极影响。这表明盐度可能直接激活NRT的某些基因,并通过增加PM H+-ATPase对H+的泵送来促进盐生植物盐地碱蓬的NO3-吸收(图2)。这一特性可能解释了为什么盐地碱蓬和其他盐生植物能够在盐度下吸收和积累高浓度的NO3-,即它们能够耐受高盐度,在200~300 mM NaCl下产生最高生物量。

图2. NaCl对盐地碱蓬NO3-吸收的正效应模型。

 

测试液

NO3-:0.5 mM KNO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

H+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0981942821003788?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:10


PCP李银心:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶促盐角草保K+ 为证明其通过维持质膜和离子稳态提高植物耐盐性提供证据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶促盐角草保K+ 为证明其通过维持质膜和离子稳态提高植物耐盐性提供证据

期刊:Plant & Cell Physiology

影响因子:4.062

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability

作者:中科院植物所李银心、吕素莲、台方

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

盐角草根细胞

 

中文摘要

盐诱导的脂类改变在许多植物物种中已有报道,然而,脂类生物合成和代谢如何调控,脂类在植物耐盐性中如何发挥作用的研究却少得多。在本研究中,盐角草细胞质膜(PM)中磷脂酰丝氨酸(PS)含量明显高于拟南芥。随后从盐角草中分离到一个编码磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的基因,命名为SePSS。多重比对和系统发育分析表明,SePSS属于碱基交换型PSS,位于内质网。在400或800 mM NaCl胁迫下,SePSS在盐角草悬浮细胞中的失活导致PS含量降低,细胞存活率降低,PM去极化和K+外排增加。相比之下,SePSS的上调导致拟南芥PS和磷脂酰乙醇胺(PE)水平升高,耐盐性增强,同时转基因株系中活性氧积累比WT低,膜损伤较少,PM去极化较少,K+/Na+较高。这些结果表明,PS水平与植物耐盐性呈正相关,SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性,进而调节PM电位和通透性,维持离子稳态。本研究的工作内容为改善植物在多重胁迫下的生长提供了一个潜在的策略。

 

离子/分子流实验处理

0、400、800 mM NaCl处理2 h

 

离子/分子流实验结果

盐胁迫下,植物的PM常常会发生去极化,导致K+从细胞中渗出。为了研究SePSS在盐胁迫下调节膜电位的可能作用,分别用0、400和800 mM NaCl处理空载体(empty vector,EV)细胞和SePSS-RNAi细胞。采用非损伤微测技术(NMT)检测K+净流速,与无盐处理相比,400和800 mM NaCl处理使EV细胞K+内流减少,800 mM NaCl处理使SePSS-RNAi细胞K+由内流转为外排(图1)。这些结果表明,敲除SePSS可能会加剧NaCl诱导的PM去极化,从而导致K+从细胞中渗漏。

图1. 在不同NaCl浓度下盐角草细胞的净K+流速。正值代表K+外排,负值代表K+吸收。

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,PM中PS含量增加,盐角草的PS含量明显高于拟南芥。

  • SePSS编码一种位于内质网的磷脂酰丝氨酸合成酶。

  • 盐处理可诱导SePSS表达。

  • 敲除盐角草细胞中的SePSS导致耐盐性降低。

  • 过表达SePSS增加了拟南芥PM中PS和PE的表达。

  • 过表达SePSS使拟南芥的膜损伤更小,耐盐性更高。

  • 盐胁迫下转基因拟南芥根系PM去极化发生较少。

  • 盐胁迫下转基因拟南芥K+积累增加,Na+积累减少。

 

结论

本研究结果表明,组成性(constitutively)高的PS含量有利于盐角草的耐盐性。SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性。PS含量的增加可以维持PM的去极化和膜的通透性,从而维持PM的稳定性,进而维持盐胁迫下K+/Na+的稳态。考虑到PM的特性,本研究的工作内容可能为改善植物在多重胁迫下的生长提供一个潜在的策略。对可以与PS相互作用的蛋白质的进一步研究将增进本研究对PS在植物耐盐性中的作用的了解。此外,未来研究盐角草对盐胁迫响应的膜脂重塑模式,可为该物种其他脂类的作用及其盐适应机制提供重要的认识。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose, pH 5.7

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa141

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:13


河南农大、凉山州烟草公司:NMT发现盐胁迫下麝香草酚促烟草排Na+保K+ 为外源化合物提高烟草耐盐性的机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫下麝香草酚促烟草排Na+保K+ 为外源化合物提高烟草耐盐性的机制提供证据

期刊:中国烟草学报

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:外源添加麝香草酚提高烟草幼苗抵御盐胁迫机理的研究

作者:河南农业大学王静、宋佳倩,四川省凉山州烟草公司西昌市公司卢剑

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

烟草根、叶肉细胞

 

中文摘要

【目的】土壤中盐分含量过高严重影响植物生长,引起盐胁迫。为探寻可以提高烟草耐盐性的外源缓解物质,课题组前期筛选了大量化合物,选用缓解效果最优的麝香草酚进行耐盐胁迫机理的研究。【方法】以烤烟K326为材料,对烟草根尖进行根尖细胞死亡的鉴定和钠钾离子流速的测定,并结合烟草幼苗根长、活性氧含量、抗氧化酶含量等生理指标,探究麝香草酚缓解烟草幼苗盐胁迫的机理。【结果】(1)添加麝香草酚显著降低了盐胁迫对烟草幼苗根系生长的抑制。(2)麝香草酚降低了盐胁迫下植株体内H2O2和MDA的积累、缓解了盐胁迫造成的根尖细胞死亡。(3)麝香草酚缓解了盐胁迫造成的Na+吸收和K+外排。【结论】外源添加麝香草酚可以通过降低H2O2造成的氧化损伤,维持细胞内钠钾离子平衡来缓解盐胁迫对烟草幼苗的伤害。

 

离子/分子流实验处理

①正常的MS培养基为对照(CK)
②MS培养基+150 mmol/L NaCl(S)处理12 h
③MS培养基+50 μmol/L 麝香草酚(T)处理12 h
④MS培养基+150 mmol/L NaCl+50 μmol/L 麝香草酚(ST)处理12 h

 

离子/分子流实验结果

细胞内钠钾平衡对植物的耐盐性起关键作用。如图1所示,处理12 h后,在霍格兰营养液培养条件下,烟草根系表现为Na+吸收,S处理Na+吸收净流速显著增加,而ST 处理与T 处理的Na+流速均表现为外排,且ST处理的Na+外排净流速显著大于T处理,表明麝香草酚能够促进Na+外排,缓解盐胁迫造成的Na+内流。对同一烟株叶片中Na+流速的检测发现,正常霍格兰营养液培养条件下表现为Na+吸收,其他三个处理均表现为外排,且ST处理Na+的外排显著低于S 处理。这可能是由于单独盐胁迫处理根系Na+吸收增多,运输到地上部后排出,故盐胁迫下地上部Na+外排增加,而盐胁迫与麝香草酚处理地上部Na+外排量较小。

图1. 外源添加麝香草酚对盐胁迫下烟草Na+流速的影响。正值代表Na+外排,负值代表Na+吸收。

由图2可知,CK处理与T处理的烟草根系K+流速均为轻度外排,ST处理的K+外排净速率明显低于S处理;叶片中CK处理与T处理的K+为吸收,盐胁迫处理以及盐胁迫与麝香草酚混合处理后的K+为外排,且盐胁迫处理的K+外排净流速明显高于盐胁迫与麝香草酚混合处理,表明麝香草酚的添加缓解了盐胁迫造成的K+流失。

图2 外源添加麝香草酚对盐胁迫下烟草K+流速的影响。正值代表K+外排,负值代表K+吸收。

其他实验结果

  • 添加麝香草酚缓解了盐胁迫对幼苗根系的生长抑制。

  • 添加麝香草酚缓解了盐胁迫造成的H2O2积累和膜脂过氧化损伤。

  • 盐胁迫导致了根尖细胞死亡加剧;而添加麝香草酚明显缓解了盐胁迫诱导的细胞死亡的现象;单独麝香草酚处理对根尖细胞死亡无显著影响。

结论

盐胁迫容易导致烟草幼苗根系大量活性氧累积,并诱发根尖细胞死亡。麝香草酚能够通过提升烟草幼苗的抗氧化能力,缓解盐胁迫引发的根长抑制和细胞死亡效应;另一方面麝香草酚可以降低盐胁迫造成的Na+吸收和K+外排,从而维持细胞内钠钾平衡,对植株的耐盐性具有积极的作用。

测试液

0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

原文链接:

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=cjfq&dbname=CJFDLAST2021&filename=ZGYB202102011

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-12 09:43


山农:NMT发现盐胁迫下过表达VviHKT1;7促葡萄根排Na+保K+ 为其可提高植物耐盐能力提供证据

本信息

主题:NMT发现盐胁迫下过表达VviHKT1;7促葡萄根排Na+保K为其可提高植物耐盐能力提供证据

期刊:中国农业科学

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:葡萄钾离子转运基因VviHKT1;7在盐胁迫下的功能鉴定

作者:山东农业大学杜远鹏、刘闯

检测离子/分子指标
Na+、K+
检测样品

葡萄根,距根尖600 μm根表上的点

 

中文摘要

【目的】探讨VviHKT1;7在葡萄抗盐机制中的作用,为后续培育抗盐品种提供理论参考。【方法】利用DANMAN和MEGA软件对葡萄HKT进行生物学信息分析。以抗盐性较强的砧木SA15和SA17以及生产上常用砧木1103P组培苗为材料,用100 mmol·L-1 NaCl分别处理0、3、6、12、24和48 h,以清水处理相应时间为对照,荧光定量PCR(qRT-PCR)检测HKT1在葡萄根部的相对表达量;以SA17的cDNA为模板克隆基因,连接表达载体pRI101-AN-GFP,利用农杆菌侵染法侵染拟南芥花序,在抗性MS板上筛选直到获得T3纯合株系;将野生型与转基因拟南芥种子播种于MS板和含有150 mmol·L-1 NaCl的MS板上,观察其发芽和生长情况并统计根长及鲜重;利用发根农杆菌技术获得SA17 转基因葡萄根系,100 mmol·L-1 NaCl处理24 h后,利用基于非损伤微测技术(NMT)活体生理检测仪检测野生型和转基因葡萄根系Na+的净流速以及盐胁迫下K+瞬时流速。【结果】多序列比对和系统进化树分析表明,葡萄HKT之间同源性较高,其中VviHKT1;7开放阅读框序列长度为1380bp,与VviHKT1;6的亲缘关系最近。盐胁迫显著诱导了葡萄HKT1在3个品种中的表达,其中VviHKT1;7的相对表达量上调较高,长时间胁迫后表达量仍有上升趋势,胁迫6或12 h时表达量达到峰值,且在耐盐性强的SA17、SA15中表达量明显高于1103P。拟南芥的发芽与生长结果表明,正常情况下野生型和转基因拟南芥的发芽和生长情况无显著差异,但盐胁迫下转基因拟南芥的发芽率、根长、鲜重明显高于野生型。荧光检测结果表明,转基因葡萄根系在荧光下可以明显看到绿色荧光,而野生型根系检测不到荧光;进一步qRT-PCR检测结果表明,转基因葡萄根系中VviHKT1;7的表达量是野生型根系的20多倍。离子流速检测结果表明,正常情况下野生型和转基因根系Na+净流速显示出外排,各个时间段的波动幅度较小且无显著差异,平均净流速分别为208和205 pmol·cm-2·s-1;盐胁迫后,两者Na+净流速明显增大,各个时间段的波动幅度增大,平均净流速分别为1053和1340pmol·cm-2·s-1。正常情况下两种根系K+吸收与外排处于动态平衡状态,盐胁迫显著诱导K+外排,转基因根系的外排速率明显小于野生型,分别为406和952 pmol·cm-2·s-1,表明转基因植株根系的Na+外排、K+保持能力明显大于野生型。【结论】VviHKT1;7在葡萄响应盐胁迫中发挥着重要作用,过表达该基因可以提高拟南芥和葡萄根系在盐胁迫下的适应能力。

 

离子/分子流实验处理方法

①0、100 mmol·L-1 NaCl 胁迫24 h(测Na+

②100 mmol·L-1 NaCl实时处理(测K+

 

离子/分子流实验结果

 

正常情况下,野生型和转基因葡萄根系Na+外排较低,约200 pmol·cm-2·s-1;100mmol·L-1 NaCl处理24 h后,Na+外排的净流速明显增大,转基因根系外排能力明显大于野生型(图1B)。如图1C所示,在15 min测量过程中,正常条件下根系Na+平均净流速无明显差异,盐胁迫后转基因根系平均净流速明显高于野生型,进一步说明转基因根系可以更有效地调控Na+外排。

图1. Na+净流速的检测。正值代表Na+外排。
如图2所示,在加入NaCl 前,野生型和转基因根系K+流呈现吸收与外排的动态平衡中,且流速相对比较平稳。当施加100 mmol·L-1 NaCl后,迅速增加了葡萄根系K+的外排,但转基因根系的增加幅度明显小于野生型。

图2. 野生型和转基因葡萄根系的K+净流速的检测。正值代表K+外排。

 

其他实验结果

  • 对葡萄HKT家族蛋白序列进行比对发现,6个葡萄HKT蛋白相似度为60.25%,并且都含有HKT蛋白家族特有的结构功能域TrkH。
  • 将葡萄HKT蛋白序列与其他物种蛋白序列构建系统进化树,发现VviHKT1;7、VviHKT1;6和VviHKT1;8的亲缘关系较近;VviHKT1;1和VviHKT1;3亲缘关系最近;而VviHKT1;2则与大豆中的GmHKT1亲缘关系最近。
  • NaCl胁迫下所有HKT在SA17、SA15、1103P根系中的表达量升高。胁迫12 h后,VviHKT1;1VviHKT1;2VviHKT1;3VviHKT1;6VviHKT1;8的表达量普遍下降,而VviHKT1;7的表达量呈现下降后上升的趋势。
  • TaWRKY70增加了酵母的Cd富集能力。
  • Western blot分析表明,TaWRKY70在只转基因植株中表达;在Cd处理下,WT株系的发芽率、初生根长、生物量小于TaWRKY70转基因植株;这些结果表明,TaWRKY70参与了拟南芥对Cd胁迫的响应,增强了拟南芥对Cd的耐受性。
  • 盐胁迫抑制了种子的发芽,且对野生型种子抑制更明显。
  • 转基因拟南芥在盐胁迫下的生长状况明显好于野生型。
  • 转基因根系目的基因的表达量显著高于野生型。

 

结论

 盐胁迫显著诱导葡萄HKT家族成员表达量上调,其中VviHKT1;7上调最显著;异源过表达VviHKT1;7可以提高拟南芥在盐胁迫下的适应能力,同源过表达该基因可以提高葡萄根系在盐胁迫下的Na+排出和K+保持能力。

 

测试液

0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

http://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7104648808

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:20


EES南农沈文飚:NMT发现用富氢水促植物在盐、重金属胁迫下重建离子稳态 为富氢水提高植物非生物胁迫耐性提供证据

本信息

主题:NMT发现用富氢水促植物在盐、重金属胁迫下重建离子稳态 为富氢水提高植物非生物胁迫耐性提供证据

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:6.291

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hydrogen-rich water prepared by ammonia borane can enhance rapeseed (Brassica napus L.)seedlings tolerance against salinity, drought or cadmium

作者:南京农业大学沈文飚、Gan Zhao

检测离子/分子指标
Cd2+、Na+、H+、K+
检测样品

欧洲油菜根(距根尖500 μm根表上的点)

 

中文摘要

氢农业最近被认为是低碳社会的一种新兴和有前景的方法。由于传统的电解法生产的富氢水(HRW)中氢气(H2)的保留时间较短,限制了它的应用,寻求一种更合适的方法来生产并在HRW中长时间保持H2水平,仍然是科学界的一个挑战。为了解决上述问题,本研究认为用氨硼烷(NH3⋅BH3)制备的HRW中的H2可以满足上述要求。以世界上最重要的植物油生产作物—油菜幼苗为材料,进一步评价了NH3·BH3制备的HRW的生物学效应。在本试验条件下,2 mg/L的NH3·BH3制备的HRW可使水培3天幼苗对150 mM氯化钠(NaCl)、20%聚乙二醇(PEG;w/v)和100 μM CdCl2胁迫的耐受性增强,并可增强上述胁迫下内源一氧化氮(NO)的积累。通过减少细胞死亡和重建氧化还原平衡,证实了对幼苗生长迟缓的缓解。相应地观察到离子稳态重建、脯氨酸含量增加和Cd积累减少。以上反应对其清除剂cPTIO(100 μM)去除内源NO较为敏感,反映了NH3·BH3制备的HRW对NO在植物生理调控中发挥作用的需求。施加1 mM的钨酸盐,一种硝酸还原酶(NR;一种重要的NO合成酶)的抑制剂,显示出类似的表型阻断反应,表明NR可能是参与上述H2作用的NO的主要来源。这些结果表明,由NH3⋅BH3制备的HRW可以提高油菜籽幼苗对非生物胁迫的耐受性,从而为H2在农业生产中的应用打开了一扇新的窗口。

 

离子/分子流实验处理方法

①对照、2 mg L-1 NH3·BH3、2 mg L-1 NH3·BH3+100 μM cPTIO在150 mM NaCl下处理3天

②100 μM CdCl2、100 μM CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3、100 μM CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3+100 μM cPTIO处理3天

 

离子/分子流实验结果

 

为了探究盐胁迫条件下,NH3·BH3制备的HRW对油菜幼苗的影响,在NaCl、2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW或2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO(NO清除剂)处理3天后,研究使用非损伤微测技术(NMT)检测了油菜幼苗根部Na+、H+和K+稳态流速。在无NaCl胁迫条件下(白色背景),所有处理的净Na+、H+和K+流速均无显著变化。然而,在NaCl胁迫条件下(绿色背景),NH3·BH3处理的幼苗根系检测到增强的Na+外排和H+内流,以及较低水平的净K+外排,并且这些趋势被cPTIO处理抑制(图1)。

图1.NaCl、2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW或2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO处理3天后对油菜幼苗根部Na+、H+和K+稳态流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

此外,为了探究重金属胁迫条件下,NH3·BH3制备的HRW对油菜幼苗的影响,在CdCl2、CdCl2+2 mg L-1NH3·BH3制备的HRW或CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO对油菜幼苗根部Cd2+处理3天后,研究使用NMT检测了油菜幼苗根部Cd2+稳态流速。结果表明,在CdCl2胁迫条件下,NH3·BH3处理导致根系Cd2+内流减弱,然而cPTIO阻止了该过程(图2)。

图2.CdCl2、CdCl2+2 mg L-1NH3·BH3制备的HRW或CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO 处理3天后对油菜幼苗根部Cd2+稳态流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 1 mg L-1 NH3·BH3产生的HRW的H2含量直到48小时才慢慢消失,而2 mg L-1和5 mg L-1 NH3·BH3溶液中H2含量稳定地保持较高水平,直到72小时。此外,NH3·BH3的添加略微提高了溶液pH值。
  • 1 mg L-1和2 mg L-1 NH3·BH3不同程度地缓解了盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫引起的幼苗生长抑制。综上,后续以1 mg L-1 NH3·BH3开展后续实验。
  • 使用NO特异性荧光探针DAF-FMDA检测根组织中内源性NO水平的响应。NH3·BH3增强了由NaCl、PEG或Cd胁迫诱导的NO积累;同时,NO清除剂cPTIO抑制了NH3·BH3对幼苗生长的缓解作用。此外,在胁迫下,NH3·BH3增强的NR活性伴随着NO产生的增加,但对钨酸盐(NR的抑制剂)敏感。同时,钨酸盐抑制了NH3·BH3对幼苗生长的缓解作用,这些结果暗示着NO可能是NH3·BH3缓解幼苗生长抑制作用的关键信号。
  • 为了进一步证明NO的作用,研究使用碘化丙啶(PI)荧光方法检测根组织中的细胞死亡。结果表明,NaCl、PEG或Cd胁迫可明显诱导油菜幼苗根部细胞死亡,NH3·BH3缓解了胁迫引发的细胞死亡程度,而同时添加cPTIO可以消除这种现象。
  • 受胁迫的幼苗根部H2O2和O2含量均显著增加,而NH3·BH3缓解了植株的氧化胁迫,然而外源添加cPTIO清除了该现象。同时,抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等代表性抗氧化酶的证据表明,NH3·BH3产生的HRW可增强或减缓应激诱导或抑制的抗氧化酶活性,并通过添加外源cPTIO进一步抑制该现象。
  • NaCl胁迫处理后,油菜幼苗根部Na含量增加,K含量降低,因此Na/K比率增加。NH3·BH3处理后,幼苗Na含量降低和K含量增加,从而Na/K比率降低。这种缓解趋势可以被外源 cPTIO添加抑制。此外,研究还分析了Na+ 转运蛋白(BnSOS1BnNHX1)和K+转运蛋白(BnKT1)的表达水平,NaCl诱导的BnSOS1BnNHX1BnKT1表达水平被NH3·BH3增强,但被 cPTIO削弱。
  • PEG胁迫处理后,油菜幼苗脯氨酸含量显著增加,NH3·BH3处理增强了这一过程,但被cPTIO处理逆转。Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性的变化也支持了这一结果。
  • Cd胁迫条件下,NH3·BH3处理显著降低了油菜根部Cd的积累,而cPTIO可以逆转这种现象。

 

结论

      研究提出由NH3·BH3产生的HRW可能在农业生产中具有巨大前景,尤其是在非生物胁迫条件下。NH3·BH3制备的HRW中的H2比传统电解生产的HRW保持更长的时间。并且在NaCl、干旱和Cd胁迫条件下的油菜幼苗中,使用一次NH3·BH3的缓解效果与每24 h更换一次50% HRW的效果类似。进一步的结果强调了NO在NH3·BH3控制植物应对以上胁迫耐受性的核心作用。相关机制包括减少细胞死亡、重建氧化还原和离子稳态、增加脯氨酸含量以及减少Cd吸收和积累。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0
0.1 mM CdCl2, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321007521?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:23


EEB南农郭振飞组:NMT发现盐胁迫下PvHAK16促根系吸Na排K致Na/K比↑ 为PvHAK16负调控植物耐盐提供直接证据

本信息

主题:NMT发现盐胁迫下PvHAK16促根系吸Na排K致Na/K比↑ 为PvHAK16负调控植物耐盐提供直接证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:A novel salt responsive PvHAK16 negatively regulates salt tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学施海帆、郭振飞、Mengtong Dai、Risheng Huang

检测离子/分子指标
Na+、K+
检测样品

拟南芥,根伸长区(距根尖600-800 μm)

 

中文摘要

HAK/KUP/KT转运体在植物应对盐胁迫时维持K+和Na+稳态中发挥重要作用。本研究从盐生植物海雀稗(Paspalum vaginatum O. Swartz)中鉴定了一个盐诱导的PvHAK16。PvHAK16定位于质膜上,在叶片中高表达,而在根中不表达。与野生型相比,过表达PvHAK16降低了拟南芥种子的发芽率、地上部重量、Fv/Fm和存活率,但增加了盐胁迫后的离子渗漏。盐胁迫后转基因株系中Na+水平升高,K+水平降低,导致Na+/K+比值升高,这是转基因植株Na+净内流和K+净外流共同作用的结果。结果表明,PvHAK16可使盐胁迫下的Na+吸收和K+外排,从而负调节植物耐盐性。此外,PvHAK16的表达改变了转基因植株离子稳态相关基因K+-Uptake Permease 7 (KUP7), Potassium Transport2/3 (AKT2), Salt Overly Sensitive 1 (SOS1)和Gated Outwardly-Rectifying K+ Channel (GORK)的转录水平,这些基因的转录水平与Na+/K+比值的增加有关。转基因植株通过降低SOD活性和脯氨酸积累,降低胁迫响应基因的转录水平,促进氧化损伤。

 

离子/分子流实验处理方法

75 mM NaCl处理16 h

 

离子/分子流实验结果

 

为了进一步研究盐胁迫条件下过表达PvHAK16对拟南芥根系中Na+/K+稳态的影响,研究用非损伤微测技术NMT)检测了拟南芥根部Na+/K+净流速。正常条件下,WT和转基因株系的Na+和K+的内流和外排速率均较低且相似。盐胁迫条件下,在WT和转基因株系中,Na+和K+均表现出较高的外排速率,此外,转基因株系的Na+外排速率低于WT,K+外排速率高于WT。这些结果表明,过表达PvHAK16促进了Na+吸收和K+外排,然而降低了K+吸收和Na+外排,导致转基因植株的Na+/K+比高于野生型植株(图1)。

图1. 过表达PvHAK16对15日龄拟南芥幼苗根尖伸长区Na+和K+的净流速的影响。(a, b)对照组、(c, d)盐处理组。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 本研究克隆了PvHAK16的一个2451bp的开放阅读框(ORF)。它编码一个包含816个氨基酸的肽段,有11个跨膜区。
  • PvHAK16蛋白的亚细胞定位及其表达模式分析表明PvHAK16定位于质膜。本研究分析了PvHAK16的组织特异性表达,其中叶片的转录水平最高,茎、匍匐茎和根的转录水平较低;盐胁迫2 h后,根系PvHAK16转录水平提高,而24 h后转录水平下降;盐胁迫6 h后叶片中PvHAK16转录水平提高,并且在48 h内保持在高水平。
  • 过表达PvHAK16的转基因植物的耐盐性分析表明在3个纯合子的野生型细胞系(OE57、OE73和OE99)中检测到PvHAK16转录本;在对照和盐胁迫条件下,WT与转基因株系的根长均无显著差异;盐胁迫抑制了地上部分的生长,转基因株系的地上部分鲜低于WT;转基因和不含NaCl的1/2 MS培养基上的种子萌发率相当;盐胁迫导致WT和转基因株系的种子萌发率均下降,且转基因株系种子萌发率均低于WT。
  • PvHAK16影响K+/Na+稳态。50 mM NaCl处理后,根部和地上部分Na+浓度显著升高,K+浓度降低,转基因株系中Na+水平较高,而K+水平低于WT;随着Na+和K+浓度的改变,转基因株系植株根和地上部分的Na+/K+比值均高于野生型。
  • 涉及离子稳态和应激反应相关基因的转录本分析表明:盐处理后在转基因株系中KAT2转录水平被诱导,但在WT中没有改变;此外,盐处理诱导了KUP7AKT2GORK的转录水平,但与WT相比,转基因株系中KUP7AKT2转录水平较低,GORK转录水平较高;盐处理后WT诱导SOS1转录水平提高,但在转基因株系中没有显著改变;盐胁迫后,所有植株的RD29AKIN2P5CS1转录水平被显著诱导,但转基因植株的转录水平低于WT。
  • 活性氧(ROS)、抗氧化酶活性和脯氨酸含量分析:NBT和DAB染色结果显示,盐胁迫导致O2.-和过氧化氢的积累,但WT的积累水平低于转基因株系;在对照条件下,WT与转基因植株的SOD活性无差异;经盐胁迫处理后,所有植株的SOD活性均有所增加,但转基因植株的活性低于野生型;与野生型相比,所有植株的脯氨酸浓度均显著增加,而转基因株系的脯氨酸浓度均低于WT;在盐胁迫下,PvHAK16的表达导致转基因植株中SOD活性和脯氨酸浓度降低,ROS积累增加。

 

结论

     综上所述,新型盐响应型PvHAK16负调控植物耐盐性,盐胁迫条件下它调控Na+内流和K+外排,导致Na+/K+比率增加。此外,PvHAK16的过表达导致KUP7AKT2GORKSOS1以及应激反应基因的转录水平的改变,并通过SOD活性和脯氨酸积累的降低而促进ROS的积累。PvHAK16在作物中的同源基因被认为是提高作物耐盐性的潜在靶基因。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5 mM NaCl, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221003191?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:26


EEB海大江行玉组:NMT发现碱胁迫下cbl10突变体吸H+↓ 为证明CBL10通过促叶片泌H负调节H泵活性适应碱胁迫提供证据

本信息

主题:NMT发现碱胁迫下cbl10突变体吸H+↓ 为证明CBL10通过促叶片泌H负调节H泵活性适应碱胁迫提供证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The calcium sensor CBL10 negatively regulates plasma membrane H+-ATPase activity and alkaline stress response in Arabidopsis

作者:广东海洋大学、海南大学江行玉,海南大学周扬、谢青、杨莹

检测离子/分子指标
H+
检测样品

拟南芥叶片

 

中文摘要

质膜(PM)H+-ATPase(AHA)为植物细胞内一些重要的生理生化过程提供能量,在植物生长发育中起关键作用。本研究发现拟南芥cbl10突变体在盐胁迫下的生长和PM H+-ATPase活性均低于野生型植株(WT),推测钙调磷酸酶B类似蛋白(calcineurin B-like protein 10, CBL10)可能参与AHA的调控。相反,当暴露在外部较高的pH值胁迫下时,cbl10的生长比WT好,而表达CBL10基因的cbl10植物在外部高pH值下的生长与WT相似。在碱性条件下,cbl10突变体的质子内流速率比WT低,cbl10突变体生长的平板区域pH低于WT平板低。酵母双杂交和BiFC实验表明,CBL10与AtAHA4或AtAHA11的C端结合,使得共表达CBL10和AHA4/AHA11的酵母细胞的生长比单个AHA4AHA11的转基因细胞差。这说明CBL10通过直接与AtAHA4或AtAHA11相互作用而负调控PM H+-ATPase活性,降低了拟南芥适应碱性环境的能力。总的来说,这项研究表明,CBL10可能作为一个相互连接的调节器,协调植物对盐碱胁迫的反应。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH为8.1的MS培养基上生长12 h

 

离子/分子流实验结果

为了验证cbl10突变体是否可以通过排出更多的质子来适应碱性环境,研究用非损伤微测技术(NMT)检测了cbl10突变体和野生型植物叶片的质子流速(图1)。测试液的酸化导致碱性培养基中植物的叶细胞有显著的质子吸收。cbl10突变体的质子内流速率显著低于野生型植株,表明在碱性胁迫下,cbl10突变体的H+跨质膜的速度可能快于野生型植株。

图1.碱胁迫下野生型和cb110拟南芥幼苗叶片H+的净流速。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 盐胁迫条件下CBL10正向调控拟南芥质膜H+-ATPase活性。为了证实盐胁迫下的质子泵活性,本研究从cbl10突变体和WT中纯化了质膜囊泡,并测定了盐胁迫下质膜H+-ATP酶的活性,cbl10突变植株的H+-ATPase活性显著低于野生型植株,表明CBL10可能通过增加质膜H+-ATPase的质子泵能力来间接调节质膜Na+/H+逆向转运蛋白的活性,并直接响应CIPK24/CIPK8介导质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1的作用。

  • cbl10突变植株对外界高pH条件具有耐受性。萌发试验结果表明,WT在pH为5.8的MS培养基上与cbl10突变生长相似,但在pH为7.7或pH为8.1的MS培养基上,WT幼苗生长较cbl10萌发后生长较慢;在正常条件下,野生型和cbl10突变植株的生长参数(根长和生物量)均无差异,然而在碱性平板上生长16天后,cbl10突变体的生长优于WT;cbl10突变植株表型的改变可能是由于CBL10缺失所致,与预期一致,在pH为7.7的培养基中,互补株系的表型几乎恢复到野生型水平;这些结果表明,CBL10负调控了拟南芥对外部高pH环境的响应。

  • cbl10突变植株在碱性环境下质子泵能力增强。可视化结果表明,与WT相比,cbl10突变体排出了更多H+到细胞外空间,导致了生长介质酸化;CBL10的表达可能损伤了质膜H+-ATPase介导的H+外排,即CBL10可能在碱性环境下负调控质膜H+-ATPase活性。

  • CBL10与质膜H+-ATPase之间的相互作用。酵母双杂交实验表明,共表达CBL10和cAHA4cAHA11的酵母细胞可以在选定的培养基中生长;利用BiFC技术在共转基因原生质体中检测CBL10-cAHA4和CBL10-cAHA11复合物的荧光信号;这些结果表明,在植物细胞中CBL10可以直接与AHA4或AHA11相互作用。

  • 在酵母中重组CBL10对AHA4AHA11的调控。与pMP1745-AHA4/AHA11和空载pMP1645在富葡萄糖培养基中转化的培养基相比,CBL10和AHA4/11共表达导致转基因酵母细胞的生长减弱。综上所述,CBL10通过与C端直接相互作用,负调控质膜H+-ATPase的功能。

 

结论

本研究结果表明,CBL10在盐碱胁迫胁迫下参与了两条途径。然而,CBL10功能在这两种调节模式之间的切换仍有待进一步研究。

 

测试液

0.1mM CaCl2, 0.1mM KCl, 0.5 mM MES, pH 6.0

 

NMT试验标准化方案

盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221003828?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:30


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

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

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:35


ACS Nano江苏师大甘薯团队:NMT为生物质衍生碳点的Ca2+动员特性能提高植物环境胁迫适应性提供关键证据

基本信息

主题:NMT为生物质衍生碳点的Ca2+动员特性能提高植物环境胁迫适应性提供关键证据

期刊:ACS Nano

影响因子:15.88

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The Calcium-Mobilizing Properties of Salvia miltiorrhiza-derived Carbon Dots Confer Enhanced Environmental Adaptability in Plants

作者:江苏师范大学孙健、李艳娟、潘志远,徐州农业科学研究所唐忠厚,华南农业大学雷炳富,农业农村部环境保护科研监测所王瑞刚

 

检测离子/分子指标

Ca2+、K+、Na+

 

检测样品

甘薯根(距根尖1.5mm、2mm、3mm、10mm、30mm)

拟南芥根(距离根尖1mm、2mm)

 

中文摘要

生物质衍生碳点(CDs)是一种很有前景的农业纳米工具,可以作为活性氧(ROS)的清除剂,缓解植物在恶劣环境下的氧化应激。尽管如此,植物需要ROS爆发来充分激活Ca2+调节的防御信号通路。CDs在没有ROS的情况下提高植物环境适应性的根本机制在很大程度上是未知的。本研究中,以丹参作为碳源合成的CDs在植物根系中引发了非ROS依赖的Ca2+动员。机理研究认为这种功能主要是由于CDs上的羟基和羧基造成的。CDs触发的Ca2+动员依赖于环状核苷酸和环状核苷酸门控离子通道的产生。凝集素受体激酶被证实是这种Ca2+动员所必需的。CDs水培应用促进了盐分和营养缺乏条件下的Ca2+信号传导和植物环境适应性。所有这些发现都表明CDs具有Ca2+动员特性,因此可以作为同时的Ca2+信号放大器和ROS清除剂用于作物改良。

 

离子/分子流实验处理方法

1.5mg/mL CDs瞬时处理

CDs、SWE处理30分钟

0/1.5mg/mLCDs+ 50/100/150mM NaCl

0/1.5mg/mL CDs+缺K+(低K+胁迫)预处理20-30分钟

0/1.5mg/mLCDs+Fe2+-EDTA(低Fe胁迫)预处理20-30分钟

1mM 四氧嘧啶/20 μM LY83583预处理1小时,1.5mg/mLCDs处理30分钟

CDs+苯甲酸酐(BA)/2-溴-1-苯乙醇(BrPE)/苯肼(PH)处理20分钟

CDs-10%SAB、CDs-30%SAB处理30分钟

CDs/100μM阿米洛利/10mM EGTA/100μM GdCl3+NaCl处理6 h

 

离子/分子流实验结果

为了探究生物质衍生碳点(CDs)是否会影响Ca2+转运,研究用非损伤微测技术(NMT)检测了甘薯根部Ca2+流速动力学。结果表明,CDs处理30 min后导致甘薯根中Ca2+内流速率逐渐增加。与对照相比,CDs处理(30-60 min)显著提高Ca2+平均内流速率和峰值(图1)。这些结果表明,所制备的CDs具备Ca2+动员能力。

图1. 丹参衍生的CDs对甘薯根部伸长区Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

然而,碳前体(丹参)的水提取物(60°C,持续6h)并未在甘薯根中诱导任何Ca2+响应(图2),这表明CDs在植物中的Ca2+动员作用与其纳米尺寸特征有关。类似地,在其他植物物种的根中观察到CDs引发的Ca2+内流,包括三种双子叶植物(拟南芥、烟草和饭豆)和三种单子叶植物(水稻、小麦和玉米)(图3)。这些结果表明,所制备的CDs的Ca2+动员功能与植物种类无关。

图2. 丹参粉水提液(SWE)不能诱导甘薯根系Ca2+内流。

图3. CDs在拟南芥、烟草、饭豆、水稻、玉米和小麦的根中引发Ca2+的内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

前期研究表明,苯甲酸酐(BA)、2-溴-1-苯乙醇(BrPE)和苯肼(PH)作为高特异性失活剂,在温和的反应条件下,能选择性地灭活CDs表面的C-OH、COOH和C=O。结果表明,在CDs-BA和CDs-BrPE处理的甘薯根部,CDs触发的Ca2+内流被显著阻断;CDS-PH对CDs诱导的Ca2+内流的抑制作用均显著弱于CDs-BA和CDs-BrPE(图4和图5)。

图4. CDs和CD衍生物处理30 min对甘薯根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

图5. CDs诱导拟南芥根系Ca2+内流需要CDs表面的羟基和羧基。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

由于CDs上的官能团主要来源于碳前体,因此选择不同酚羟基和羧基含量的生物质前体对合成CDs的Ca2+动员功能具有重要意义。为了进行假设检验,比较了两种不同丹酚酸B(SAB)含量的丹参粉合成的CDs对Ca2+的诱导活性,即10%(本研究)和3%(前期研究),结果表明,本研究所用的CDs在甘薯根系中表现出比先前合成的CDs更高的Ca2+内流诱导活性(图6)。

图6. CDs的Ca2+内流诱导活性与丹参前体中SAB含量有关。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

尽管植物基因组不编码动物体内的Ca2+选择性渗透离子通道亚基,但几种类型的Ca2+渗透阳离子通道促进了植物细胞PM中的Ca2+内流,如CNGCs、离子型谷氨酸受体、机械敏感性样通道和膜联蛋白。本研究鉴定了参与CDs触发植物根系Ca2+动员的Ca2+渗透阳离子通道的具体类型。在CDs处理的甘薯根系中发现K+内流增强(图7),表明CDs激活阳离子通道的非选择性特征。鉴于植物CNGCs是超极化激活的非选择性阳离子通道,它们最有可能促进CDs诱导的Ca2+动员。

图7. CDs会触发甘薯根部的K+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

四氧嘧啶和6-苯胺-5,8-喹诺二酮(LY83583)分别是腺苷环化酶(AC)和鸟苷环化酶(GC)的两种特异性抑制剂。结果表明,四氧嘧啶和LY83583处理后,CDs触发的Ca2+内流速率显著降低(图8)。这些结果表明,cAMP和cGMP的产生是CDs触发的Ca2+动员所必需的,而CNGCs可能被cNMP激活。

图8. CDs和四氧嘧啶(alloxan)/LY83583处理30 min对甘薯根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

研究进一步对拟南芥的几个CNGCs突变体进行了Ca2+响应检测,以确定 CNGCs是否有助于CDs触发的Ca2+动员,并确定CNGCs的相关分子特性。CDs处理20min后,与野生型(Col-0)相比,dnd1(CNGC2功能突变体缺失)和cngc20(CNGC20功能突变体缺失)拟南芥根部Ca2+内流速率显著降低。在这两个突变体中,CDs触发的Ca2+平均内流速率和峰值分别降低了53%至92%和53%至86%。此外,与Col-0植株相比,lore(LORE功能缺失突变体)植株根部CDs诱导的Ca2+内流速率显著降低(图9)。这些发现进一步证明了CDs上的C-OH和COOH官能团是激活LORE介导的CDs感知和随后的Ca2+动员的分子决定因素。

图9. CDs处理20 min对7日龄拟南芥幼苗根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGC2和CNGC20分别与CNGC4和CNGC19以异四聚体形式促进Ca2+的内流。因此,在cngc4-5(CNGC4功能缺失突变体)和cngc19突变体(CNGC19功能缺失突变体)的根部也检测了CDs引起的Ca2+内流。这两个突变体在CDs处理后表现出Ca2+动员受抑制(平均Ca2+内流率减少41%至44%)(图10)。这些结果提示CDs刺激植物根系产生cAMP和cGMP,超极化MP作用下配体激活了CNGC2/CNGC4和CNGC19/CNGC20异构体。然而,其他CNGCs或其他Ca2+渗透阳离子通道也可能参与这一过程。

图10. CNGC4和CNGC19在调节CDs诱导的拟南芥根Ca2+内流中起重要作用。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGCs通常被病原体感染和细胞表面模式识别受体(PRRs)激活,这些受体需要感知与病原体相关的“非自我”分子。因此,某些PRRs可能在PM处感知CDs,从而激活CNGCs。油菜素内酯不敏感1相关受体激酶1(BAK1,细胞膜局部受体激酶)和胰蛋白酶诱导激酶1 (BIK1,受体样胞质激酶)是两种受体激酶,在病原体胁迫下磷酸化CNGC2/4和CNGC19/20,以诱导Ca2+内流。本文研究了BAK1和BIK1是否参与CDs介导的拟南芥Ca2+动员。与野生型相比,bak1(BAK1功能缺失突变体)和bik1(BIK1功能缺失突变体)在CDs刺激下均未表现出根系Ca2+内流的受损(图11)。这一结果表明,在CDs刺激的根系中,不需要BAK1和BIK1来激活CNGC。此外,还比较了野生型和其他PRRs突变体(DORN1和CERK1)以及具有GC或AC活性的受体激酶(LRRAC1、PSKR1和WAKL10)对Ca2+在根中的诱导作用。然而,这些受体激酶突变体均未表现出CDs刺激后Ca2+内流受抑制(图11)。

图11.CDs在拟南芥各种受体激酶突变体的根中引发Ca2+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGCs在植物的生长、发育、胁迫感知和信号转导中起着重要作用。鉴于CDs激活植物CNGCs,这些NPs还可能通过增强CNGC介导的Ca2+信号而不需要ROS来改善植物的环境适应性。这一假说在盐胁迫下的甘薯植株中得到了验证,这是一种典型的环境胁迫,在这种环境胁迫下,植株利用“ROS-Ca2+枢纽”进行生存。结果显示,CDs在根尖(伸长区)Ca2+内流增加(图12a-c)。盐胁迫40 min后,ROS的产生也明显减少(图12a-d),说明CDs增强了Ca2+信号,而没有盐胁迫下ROS的爆发。相应地,盐诱导的根尖Na+外排,反映了Na+/H+逆向转运跨PM的活性,在CDs存在下增强了约3.6倍(图13a,b)。在阿米洛利(Na+/H+逆向转运抑制剂)、EGTA(细胞外Ca2+螯合剂)和CdCl3(PM Ca2+通道抑制剂)的存在下,这种CDs增强的根尖Na+外排作用被显著抑制(图13c)。这一发现表明Ca2+信号参与了CDs增强Na+/H+逆向转运活性的调节。CDs也显著增强了野生型拟南芥幼苗盐渍化根中的Na+外排,但在dnd1突变体中没有观察到这种作用(图14)。这一结果证实了CNGC2参与了CDs刺激的SOS信号通路。

图12. 在盐分或养分缺乏条件下,CDs增强了甘薯根系Ca2+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CDs未能刺激甘薯植株成熟根区的Na+外流(图13a, b)。这种现象可能归因于CDs对该根区Na+吸收的抑制作用(图15a, b)。cGMP可以抑制拟南芥根原生质体对Na+的吸收。CDs增加了cGMP水平并显著激活CNGC2,这是一种非选择性阳离子通道,可透过Ca2+和K+,但不能透过Na+。结果表明,植物根系PM中Na+的选择性降低,从而限制了外部Na+的吸收。

图13. CDs增强盐胁迫条件下甘薯根伸长区Na+的外排活性。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGC2对K+具有透过性,并且Ca2+信号传导参与了在有限K+条件下介导K+吸收。因此,本研究结果支持了CDs可能通过激活CNGCs提高植物K+利用效率的可能性。下一步实验确定CDs加速甘薯根系对K+的吸收(图16a, b)。在缺铁早期,CDs对根系Ca2+动员也有类似的促进作用(图12i-1)。

图14. CDs刺激盐渍拟南芥根中的钠外排依赖于CNGC2。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

图15. CDs抑制盐渍甘薯幼苗成熟根区的Na+吸收。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

图16. CDs改善了缺钾条件下甘薯幼苗根系的生理状态。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

其他实验结果

  • 丹参衍生的CDs鉴定。该研究首先以丹参(含10 %丹酚酸B)作为碳源,通过水热法合成了CDs,在420nm激发时,在526 nm处有一个最大的发射峰;透射电镜(TEM)图像显示了CDs的球形粒子和良好的单分散性,平均直径为3.32 nm;材料表征数据显示所制备的CDs表面具有丰富的-OH、COOH、-CH和C=O等官能基团。

  • CDs触发植物根系膜电位的超极化和Ca2+内流。CDs显著诱导植物ROS清除活性,并诱导质膜超极化。

  • CDs衍生物的表征。BA、BrPE和PH分别与小的有机底物(苯酚(-OH)、酮(-C=O)和羧酸化合物(-COOH)发生反应,进一步结果都验证了BA、BrPE和PH处理后CDs上的目标含氧组的成功失活。

  • C-OH和COOH官能团有助于CDs的Ca2+动员特性。实验进一步研究了甘薯和拟南芥根部对膜电位和Ca2+的动员响应;CDs诱导的植物膜电位超极化依赖于CDs上C-OH和COOH官能团;结果表明,CDs处理(40min)显著增强了伸长区GCaMP6特异性荧光,但没有增强dsRED荧光,证实CDs增强甘薯根部的[Ca2+]cyt;然而,在CDs-BA和CDs-BrPE处理的根部,CDs诱导的[Ca2+]cyt增加被显著抑制,这种抑制作用在CDs-PH处理的根部未见抑制作用。

  • CDs触发的Ca2+动员依赖于cAMP和cGMP的产生和环状核苷酸化离子通道。CDs处理(40 min)显著增强了转基因甘薯根部伸长区cAMPr-和δ-flincg依赖的荧光;进一步用模式植物拟南芥验证,结果表明CDs处理30 min后,dnd1cngc20突变体根部的红色荧光强度显著低于Col-0,这表明[Ca2+]cyt在这些突变体的根部显著减少。

  • 凝集素受体激酶在CDs触发的Ca2+动员中发挥重要作用。植物可以感知CDs上的C-OH和COOH官能团,然后激活CNGCs;结果进一步证明了CDs上的C-OH和COOH官能团是激活LORE介导的CDs感知和随后的Ca2+动员的分子决定因素;有趣的是,另一个LecRK、LecRK-I.8,拟南芥的细胞外烟酰胺腺嘌呤二核苷酸受体,也在CDs触发的Ca2+动员中发挥了重要作用,暗示植物LecRKs可能是CNGCs激活Ca2+内流的受体。

  • 水培条件下CDs通过增强Ca2+信号和Na+稳态来提高甘薯植株的耐盐性。盐处理24 h后,甘薯根尖中IbSOS3IbSOS2的表达水平提高了约1.9-2.0倍;CDs激活CNGCs,增强根尖(伸长区)中[Ca2+]cyt依赖的SOS通路,从而加速Na+的外排;在盐(150 mm NaCl)处理12天,CDs处理后根、茎和叶组织中Na+的积累分别减少了41%、32%和49%,因此,CDs大大提高了甘薯植株的耐盐性。

  • 水培条件下CDs提高了甘薯植株在K+和Fe缺乏条件下的适应性。进一步实验表明,CDs加速了甘薯根系对K+的吸收,改善了根系的生理状态,并促进了叶片中K+的积累和光合作用;Ca2+调控的低K+应答基因(IbCBL1IbCBL10IbHAK5)的表达水平在K+缺失24 h后的表达水平显著提高;这些结果表明,Ca2+调控的高亲和力K+吸收系统参与了CDs刺激的K+营养;此外,CDs处理延缓了缺Fe条件下甘薯植株幼叶的黄化,表明甘薯植株对低Fe胁迫的适应性增强;Ca2+调控和缺Fe响应基因(IbCBL1IbFITIbIRT1)的表达上调,这进一步增强Fe吸收和稳态;因此,缺铁10天后,CDs处理的幼苗根和叶的Fe含量显著高于对照,因此,CDs处理的幼苗叶绿素含量和光合作用保持在高水平。

 

结论

生物质衍生碳点(CDs)是农业和环境应用中具有前景的工具。全面了解CDs对植物生理和分子层面的影响对其实际应用至关重要。本研究提供了证据表明CDs上的羟基和羧基能被质膜上的植物LecRKs感知,从而通过激活CNGCs触发Ca2+动员。生物质合成的CDs含有丰富的羟基和羧基,具有Ca2+动员活性。CDs能够同时动员Ca2+并清除ROS,从而增强植物Ca2+信号,同时避免ROS迸发引起的氧化损伤,从而使植物对各种环境胁迫具有较强的适应能力。本研究还揭示了水培条件下CDs调节甘薯植物离子稳态(Na+、K+和Fe2+)的可能性。研究结果为利用CDs调控作物的耐盐性、K+利用效率和Fe生物强化提供了依据。鉴于Ca2+信号参与了植物几乎所有的生理过程,研究结果提出了CDs在不同环境条件下作为特异Ca2+信号的放大器或引物的可能性。这种可能性很大程度上拓展了CDs在农业或环境中的应用。

 

测试液

0.1mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 5.7

1.5mg/mL CDs, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 5.7

0.1mMNaCl, 0.1mM MgCl2, 0.1mM CaCl2, 0.5mM KCl, pH 5.7

0.5mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 5.7

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10556?ref=pdf

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:45


iScience福建农林许卫锋:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

基本信息

主题:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

期刊:iScience

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:MNSs-mediated N-glycan processing is essential for auxin homeostasis in Arabidopsis roots during alkaline response

作者:福建农林大学许卫锋、夏天雨

 

检测离子/分子指标

H+

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距离根尖520~850 μm根表上的点)

 

中文摘要

内质网(ER)内腔和顺式高尔基体的早期步骤包括Ⅰ类α-甘露糖苷酶(MNSs)对N-聚糖的修调,它们在根系生长和胁迫响应中起关键作用。本研究发现mns1 mns2 mns3突变体中的根系生长抑制在碱性条件下得到了部分修复,而阻断生长素运输的抑制剂处理抵消了这种碱性条件维持的根系生长。进一步研究发现,在mns1 mns2 mns3中,吲哚-3-乙酸(IAA)在正常条件下检测不到,而在碱性条件下恢复到正常水平,证实了N-糖肽谱结果,其中N-糖肽与IAA的生物合成、氨基酸结合物的水解有关,响应结果显示mns1 mns2 mns3在正常和碱性条件下具有不同的丰度。总之,本结果表明,在对碱性胁迫的响应中,拟南芥内质网和顺式高尔基体中MNSs介导的N-聚糖加工,与维持生长素的稳态和运输有关。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH 6.0或pH 8.2的培养基生长10 d

 

离子/分子流实验结果

 

有研究表明,植物根系中的质子流速在维持根系生长和促进植物对包括碱性胁迫在内的多种胁迫的响应中起着至关重要的作用。为了研究碱性pH是否可能恢复mns1 mns2 mns3突变体的根系生长,研究采用非损伤微测技术(NMT)测量了净质子流速。研究发现,10日龄WT主根伸长区的质子外排,在正常条件下和碱性pH条件下没有显著差异;相比之下,mns1 mns2 mns3突变体在正常pH 6.0时,根尖伸长区出现了质子内流,在碱性pH 8.2时出现了质子外排(图2A),表明碱性处理诱导了质子流速由内向外的转换。这些结果证实了在mns1 mns2 mns3中,根尖的质子分泌可能在维持根系再碱性条件下生长中起到关键作用。

图1. 碱性条件下,mns1 mns2 mns3突变体的根尖质子分泌恢复。正值代表H+外排,负值代表H+内流。

 

其他实验结果

  • 外源pH值能够影响mns1 mns2 mns3突变体的根表型。

  • mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下维持根系表型是由于缺乏α-1,2甘露糖苷酶引起的。

  • PMH+-ATPase活性不足以维持mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下根的生长。

  • mns1 mns2 mns3突变体中,生长素的极性运输参与了维持碱性条件下根系的生长。

  • 碱性胁迫对mns1 mns2 mns3突变体的N-糖蛋白组产生影响。

  • 在pH 6.0时,mns1 mns2 mns3突变体中没有检测到IAA,表明IAA运输到根伸长区较少,导致生长素信号传导和基因表达发生改变,在pH 8.2时,再次检测到生长素。

 

结论

研究试图用酸生长理论解释mns1 mns2 mns3突变体在碱性条件下保持根系生长现象:在正常生长条件下(pH 6.0),生长素水平过低(尽管是质子内流)导致mns三突变体根系生长受到抑制;而在碱性条件下(pH 8.2),生长素稳态相关N-糖肽的丰度发生改变,生长素水平随着质子泵入质外体而恢复,进而能够维持mns1 mns2 mns3突变体的根系生长(图2)。

图2. 在mns1 mns2 mns3突变体中碱性条件维持根系生长的模型。MNS1-3的突变导致大多数N-连接糖蛋白(包括生长素稳态相关的N-连接糖蛋白)的N-聚糖结构为Man9GlcNAc2,这些蛋白的稳定性、定位和功能可能因此受到影响。在pH 6.0条件下,mns1mns2 mns3突变体根系细胞中的生长素水平极低并可观察到质子内流,导致根系生长受抑制。在pH 8.2条件下,生长素水平可能因生长素稳态相关的N-糖肽丰度降低而恢复,从而诱导质子外排并部分恢复根系生长。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, pH 6.0

0.1 mM CaCl2, pH 8.2

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104298

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:47


MP山师王宝山:在体单细胞盐腺泌Na+​检测技术 NMT为盐生植物抗盐适应演化机制提供证据

基本信息

主题:在体单细胞盐腺泌Na+检测技术 NMT为盐生植物抗盐适应演化机制提供证据

期刊:Molecular Plant

影响因子:13.164

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The genome of the recretohalophyte Limonium bicolor provides insights into salt gland development and salinity adaptation during terrestrial evolution

作者:山东师范大学王宝山、陈敏、袁芳、王茜、赵博庆、徐晓静、北京贝瑞和康生物技术有限公司史淼

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

二色补血草盐腺

 

中文摘要

盐生植物会进化出专门应对高盐度的方式。极端盐生植物二色补血草(Limonium bicolor)表皮缺乏毛状体,但有盐腺,可排出钠等有害离子,避免盐害。本文利用Illumina短序列、单分子实时长序列、染色体构象捕获(Hi-C)数据和Bionano基因组图谱,报道了一个高质量、2.92Gb染色体规格的二色补血草基因组组装,极大地丰富了具有多细胞盐腺的泌盐盐生植物的基因组信息。虽然二色补血草基因组具有与拟南芥(Arabidopsis thaliana)毛状体命运基因相似的基因,但其与命运决定基因GLABRA3、ENHANCER of GLABRA3、GLABRA2、TRANSPARENT TESTA GLABRA2SIAMESE缺乏同源性,为该物种缺乏毛状体提供了分子解释。在毛状体经典同源基因中,发现了控制盐腺发育的关键基因LbHLH和LbTTG1的突变显著破坏了盐腺的启动、盐的分泌和盐的耐受性。这为长期存在的盐腺和毛状体可能有共同起源的假设提供了基因支持。此外,二色补血草在与苦荞麦分化后发生了全基因组复制事件,这可能是苦荞适应高盐环境的原因之一。二色补血草的基因组资源为植物耐盐机制的研究提供了丰富的信息,有助于耐盐作物的工程化。

离子/分子流实验处理方法

WT、Mock-CR、Mock-OE、Lbttg1-cr、Lbhlh-cr、LbTTG1-OE、LbHLH-OE株系

 

离子/分子流实验结果

本研究其他结果表明,LbTTG1和LbHLH参与盐腺的发育,影响盐腺密度和外观。此外,CR和OE株系的作用方向表明这两种蛋白在盐腺发育中起到负作用。为了确定OE和CR株系中观察到的异常盐腺(或大或小)是否仍具有功能,研究使用非损伤微测技术(non-invasive microtest technology, NMT)精确测量了单个盐腺的Na+外排速率。该实验设备可以直接捕捉到单个盐腺,并清楚地看到它们的不同大小:WT、Mock-CR和Mock-OE系的正常盐腺,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr的大盐腺,以及LbTTG1-OE和LbHLH-OE系的小盐腺(图1A)。在盐腺上方约30 μm处检测到Na+流出,与盐腺的泌盐功能一致(图1B)。研究记录了360 s内单个盐腺的Na+外排速率(图1B)。结果显示,无论是Lbttg1-cr和Lbhlh-cr株系的大盐腺,还是LbTTG1-OE和LbHLH-OE系的小盐腺都持续分泌Na+,其分泌功能与正常盐腺相同,而扁平细胞(WT-PC)没有分泌任何Na+。而且,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr株系的大盐腺比WT或Mock株系的盐腺表现出更高的Na+外排速率,而LbTTG1-OE和LbHLH-OE的小盐腺则表现出更低的Na+分泌率(图1C)。

图1. 不同株系的单个盐腺的Na+外排速率。正值代表离子外排。

 

其他实验结果

  • 二色补血草的基因组最终大小为2.92 Gb,组装的质量和完整性相对较高。

  • 为了进行比较基因组学分析,研究选取了10个物种,利用1078个单基因家族的数据构建了系统发育树,结果显示二色补血草和苦荞麦的亲缘关系最为密切,并且早于苦荞麦出现。然而,由于苦荞麦(454 Mb)和二色补血草的(2.92 Gb)基因组大小和复杂程度的差异,研究观察到两个基因组之间没有明显的共线性。

  • 拟南芥与毛状体发育相关的70个已知基因与二色补血草中在盐腺中高表达的286个同源基因表现出高度相似性,这增加了二色补血草中毛状体发育程序可能被阻断或修饰,从而产生盐腺而不是毛状体以适应盐度的可能性。

  • 盐腺和毛状体可能具有相似的祖先。

  • 原位杂交证实了LbTTG1LbHLH均在盐腺中表达。

  • 与WT和Mock株系相比,LbTTG1-cr株系中的LbTTG1表达明显较低,而在LbTTG1-OE株系中则较高。LbHLH在各自的CR和OE株系中观察到的相似表达模式。

  • 研究对所有株系中盐腺的密度和外观进行了评分。含有空CRISPR或过表达载体的株系,虽然盐腺面积在一定程度上增大,但相对于WT,盐腺密度并没有发生变化。

  • LbTTG1LbHLH在二色补血草中的过表达和基因失活导致了相似的盐腺表型。Lbttg1-crLbhlh-cr株系的盐腺密度高于WT,而LbTTG1-OELbHLH-OE过表达株系的盐腺密度低于WT。盐腺形态也受到明显影响。相比之下,Lbttg1-crLbhlh-cr株系出现多个自体荧光灶(大盐腺),而LbTTG1-OELbHLH-OE过表达株系出现两个或三个自体荧光灶(小盐腺)。另外还观察到,CR或OE株系与WT和Mock株系的异常盐腺比例差异显著。

  • 经过7 d的200 mM NaCl处理后,与WT和Mock株系(CR和OE)相比,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr两个株系比盐处理前表型增强,具体表现在全株叶片和根系发育上。NaCl处理前后测定根长和单叶面积。尽管盐处理后所有株系均表现出根系伸长和叶片展开明显,但Lbttg1-cr在这两个指标的增加率上均显著优于LbTTG1-OE,Lbhlh-cr的增加率也高于LbHLH-OE。这说明盐处理下CR株系的生长速度明显快于OE株系。

  • CR株系比OE株系遭受的氧化损伤和质膜损伤更少。此外,对盐处理后的叶片Na+含量进行了测定,发现OE株系叶片Na+积累量最大,CR株系叶片Na+积累量最小。结合表型和生理指标,NaCl处理显著促进了CR株系的生长,叶片中Na+积累量降低,氧化损伤和质膜损伤加剧,这可能与CR株系盐分分泌增强有关。这些结果表明,CR系盐腺发育的促进确实增加了盐分泌量和耐盐性。

  • 利用酵母双杂(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)检测到LbTTG1和LbHLH之间存在强烈的相互作用,表明LbTTG1可以与LbHLH形成复合物,共同调节盐腺发育。

  • 鉴于LbTTG1和LbHLH都有助于二色补血草的盐腺发育,并且它们的同系物TTG1和GL3决定了拟南芥的毛状体命运,假设毛状体和盐腺发育存在类似的调节机制。研究测试了LbHLH是否可以替代拟南芥GL3来诱导毛状体。为了避免GL3和EGL3在毛发启动过程中的冗余,研究在gl3单突变体和gl3-1 egl3-1双突变体中引入了一个在35S启动子控制下驱动LbHLH表达的结构。尽管单个gl3egl3突变体形成了一些毛状体,但LbHLH的过表达均未能诱导双突变体形成毛状体,与LbHLH的表达水平如何,说明LbHLH不能补偿GL3和EGL3的损失。此外,LbHLH的异源表达也未能促进gl3单一突变体中的毛状体形成,表明LbHLH不能替代拟南芥GL3。研究认为,编码GL3样蛋白的基因的缺失可能直接导致二色补血草中毛状体的缺失。LbHLH可能在二色补血草的盐腺发育中发挥重要作用,并可能与其他未知因素相互作用,启动盐腺分化。

 

结论

在拟南芥中,GL1、GL3、EGL3和TTG1形成MYB-BHLH-WD-repea(MBW)激活复合物,激活GL2/TTG2RBR1/SIM的转录,促进毛状体形成。这些结果表明,在二色补血草中,LbTTG1和LbHLH基因相互作用,负向参与盐腺发育。研究鉴定了GL1RBR1CPCTRY和TCL1的同源基因(LbGL1LbRBR1LbCPCLbTRYLbTCL1)。而GL3EGL3GL2TTG2和SIM均未检测到同源基因,这可能是二色补血草缺乏毛状体的原因。相反,盐腺的发育可能受这些毛状体同源基因的调控,这些同源基因可能与其他特定的候选基因协同调控盐腺的进一步发育。这些结果暗示了盐腺和毛状体可能具有潜在的相似的分化机制,对于揭示陆生植物叶片的原表皮细胞如何适应陆地盐碱和干旱等生境而分化形成盐腺和毛状体具有重要理论意义,也对作物抗盐性状的改良并最终培育具有盐腺的抗盐作物具有重大的现实意义和应用前景。

图2. 二色补血草盐腺发育调控及与拟南芥表皮毛发育的关联工作模型。

 

测试液

0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 1.0 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 6.5

 

标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.04.011

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:50


Sci Total Environ:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成​ | NMT生物膜创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT生物膜创新科研平台
  • 期刊:Science of the Total Environment
  • 主题:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成
  • 标题:Potassium channel blocker inhibits the formation and electroactivity of Geobacter biofilm
  • 影响因子:5.589
  • 检测指标:K+流速
  • 检测样品:地杆菌
  • K+流实验处理方法:

地杆菌分别在0mM、5mM、10mM的TEA中处理

  • K+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl、1mM glucose
  • 作者:福建农林大学陈姗姗、靖宪月

 

中文摘要(谷歌机翻)

生物膜中的细菌能够利用钾离子通道介导的电信号来实现细胞间的通信。然而,目前尚不清楚当被强电场包围时,这些信号是否在Geobacter sp。中起作用。

这项研究使用了钾通道阻滞剂(四乙铵,TEA),该阻滞剂干扰K+的释放,但不干扰细菌的生长,以证明钾离子通道介导的电信号传导影响了Geobacter sulfreducens的形成和电活性。结果表明,5 mM TEA减慢了地球还原硫细菌生物膜的形成,电流密度比对照组低约50%。

电化学分析表明,加入TEA的生物膜的电活性较差。特别是,具有TEA的微米级生物膜表现出较少的高电流峰,并且参与还原性减少硫杆菌的生物膜中电子转移的最外层基团的物种与对照组不同。

这项工作提供了初步的证据来揭示钾通道在还原性土壤杆菌中的电活性生物膜的作用。

Mean net K+ fluxmeasured from the biofilms in response to treatment with 5 mMand 10mM TEA

 

英文摘要

Bacteria in biofilms are able to utilize potassium ion channel mediated electrical signaling to achieve cell–cell communication. However, it remains unclear whether these signals play a role in Geobacter sp.when surrounded by an intense electric field.

This study used a potassium channel blocker (tetraethylammonium, TEA) that interfered with the release of K+ but not bacterial growth to demonstrate that potassium ion channel-mediated electrical signaling affected the formation and electroactivity of Geobacter sulfurreducens. The results showed that 5 mM TEA slowed the formation of Geobacter sulfurreducens biofilm, and the current density was ~50% lower than in the control.

The electrochemical analyses showed that the electroactivity of the biofilms with TEA addition was inferior. In particular, the micrometer- scale biofilm with TEA exhibited fewer high current peaks, and the species of outermost groups that participated in the electron transfer in Geobacter sulfurreducens biofilms was different from the control.

This work provides initial evidence to reveal the role of potassium channels in Geobacter sulfurreducens electroactive biofilms.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 08:21


PP :林金星IAA流成果丨NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制(附NMT实验体系)

  • 期刊:Plant Physiology
  • 主题:NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制
  • 标题:Phosphorylation-mediated dynamics of nitrate transceptor NRT1.1 regulate auxin flux and nitrate signaling in lateral root growth
  • 影响因子:6.305
  • 检测指标:IAA流速
  • 检测部位:酵母细胞
  • IAA流速流实验处理方法:
    转化酵母细胞在SD-URA培养基长到对数期,转至SG-URA培养基[SD-URA培养基中的dextrose替换为2%(m/v)galactose]上,培养24-48小时,诱导NRT1.1,T101A,T101D,mRuby表达。离心收集并制成SG-URA悬液。
  • IAA流速流实验测试液成份:
    0.5 μM IAA, 2% (m/v) galactose, 0.3 mM MES, pH 5.8
  • 作者:北京林业大学单晓昳、林金星、张曦

 

英文摘要

The dual-affinity nitrate transceptor NITRATE TRANSPORTER 1.1 (NRT1.1) has two modes of transport and signaling, governed by threonine101 (T101) phosphorylation. NRT1.1 regulates lateral root (LR) development by modulating nitrate-dependent basipetal auxin export and nitrate-mediated signal transduction.

Here, using the Arabidopsis thaliana NRT1.1T101D phosphomimetic and NRT1.1T101A non-phosphorylatable mutants, we found that the phosphorylation state of NRT1.1 plays a key role in NRT1.1 function during LR development. Single-particle tracking revealed that phosphorylation affected NRT1.1 spatiotemporal dynamics. The phosphomimetic NRT1.1T101D form showed fast lateral mobility and membrane partitioning that facilitated auxin flux under low-nitrate conditions.

By contrast, non-phosphorylatable NRT1.1T101A showed low lateral mobility and oligomerized at the plasma membrane (PM), where it induced endocytosis via the clathrin-mediated endocytosis and microdomain-mediated endocytosis pathways under high-nitrate conditions.

These behaviors promoted LR development by suppressing NRT1.1-controlled auxin transport on the PM and stimulating Ca2+-ARABIDOPSIS NITRATE REGULATED 1 (ANR1) signaling from the endosome.

 

中文摘要(谷歌机翻)

双亲和硝酸盐转运蛋白NITRATE TRANSPORTER 1.1(NRT1.1)具有两种运输和信号传导模式,由苏氨酸101(T101)磷酸化控制。 NRT1.1通过调节硝酸盐依赖性碱基生长素输出和硝酸盐介导的信号转导来调节侧根(LR)发育。

在这里,使用拟南芥NRT1.1T101D磷酸化和NRT1.1T101A非磷酸化突变体,我们发现NRT1.1的磷酸化状态在LR发育期间在NRT1.1功能中起关键作用。单粒子追踪显示磷酸化影响NRT1.1时空动态。磷酸化模拟NRT1.1T101D形式显示出快速的侧向移动性和膜分配,其促进了在低硝酸盐条件下的生长素通量。

相比之下,不可磷酸化的NRT1.1T101A显示出低的侧向迁移率并且在质膜(PM)处寡聚化,其在高硝酸盐条件下通过网格蛋白介导的内吞作用和微区介导的胞吞作用途径诱导内吞作用。

这些行为通过抑制PM上的NRT1.1控制的生长素转运并刺激来自内体的Ca2 + -ARABIDOPSIS硝酸盐调节1(ANR1)信号传导来促进LR发展。

酵母细胞IAA流检测

对照、NRT1.1、T101A、T101D转化酵母菌的IAA流(外排)结果。

 

文章链接:

http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/08/20/pp.19.00346

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:11


Chemosphere:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据

2014年12月24日,湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼用NMT在Chemosphere上发表了标题为Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution的研究成果。

 

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据
  • 标题:Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution
  • 影响因子:4.208
  • 检测指标:H+、O2、Cd2+流速
  • 作者:湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼

 

英文摘要

Immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles (PTNs) are novel high-value bioremediation materials for adsorbing cadmium and for degrading 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP). The real-time changes in H+ and O2 fluxes were measured using the noninvasive microtest technique (NMT).

The H+ influx increased after the addition of 2,4-DCP, and shifted to efflux following the addition of Cd2+. The O2 flux decreased after the addition of both 2,4-DCP and Cd2+. A larger Cd2+ flux was immediately observed after exposure to 0.5 mM Cd2+ (−351.25 pmol cm−2 s−1) than to 0.1 mM Cd2+ (−107.47 pmol cm−2 s−1). The removal of Cd2+ by the PTNs increased more after treatment with the 0.5 mM exposure solution (27.6 mg g−1) than with the 0.1 mM exposure solution (3.49 mg g−1).

The enzyme activities were analyzed to review the antioxidative defense system of PTNs in a solution containing various concentrations of Cd2+. The activities of the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) oxidase as well as the enzyme catalase (CAT) plateaued at 6.5 U g−1 FW and 9.7 U g−1 FW, respectively, after exposure to 0.25 mM Cd2+. The activity of superoxide dismutase (SOD) increased gradually in solutions containing 0.1–0.6 mM Cd2+, and eventually reached a maximum (68.86 U g−1 FW).

These results illustrate how the antioxidative defense system and the physiological fluxes of PTNs respond to the stress caused by toxic pollutants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

负载有TiO2纳米粒子(PTNs)的固定化Phanerochaete chsssporium是用于吸附镉和降解2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的新型高价值生物修复材料。使用非损伤微测技术(NMT)测量H+和O2通量的实时变化。

加入2,4-DCP后,H+流入量增加,而加入Cd2+后,H+流入量移出。同时添加2,4-DCP和Cd2+后,O2通量下降。暴露于0.5 mM Cd2+(-351.25 pmol cm-2 s-1)后立即观察到更大的Cd2+通量,而不是暴露于0.1 mM Cd2+(-107.47 pmol cm-2 2 s-1)。用0.5 mM暴露溶液(27.6 mg g-1)处理后,PTN去除Cd2+的增加比使用0.1 mM暴露溶液(3.49 mg g-1)处理的增加更多。

分析了酶的活性,以审查包含各种浓度的Cd2+的溶液中PTN的抗氧化防御系统。暴露于0.25 mM Cd2+后,辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化酶和过氧化氢酶(CAT)的活性分别稳定在6.5 U g-1 FW和9.7 U g-1 FW上。超氧化物歧化酶(SOD)的活性在含0.1–0.6 mM Cd2+的溶液中逐渐增加,并最终达到最大值(68.86 U g-1 FW)。

这些结果说明了PTN的抗氧化防御系统和生理通量如何响应有毒污染物引起的压力。

Fig. 2. (A) Real-time Cd2+ flux of PTNs exposed to 0.1 mM Cd(NO3)2 and 10 mg L

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:15


Nature Climate Change叶乃好:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据

  • 研究使用平台:NMT微藻创新科研平台
  • 期刊:Nature Climate Change
  • 主题:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据
  • 标题:Decreased motility of flagellated microalgae long-term acclimated to CO2-induced acidified waters
  • 影响因子:21.72
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测样品:极地冰藻
  • Ca2+流实验处理方法:
    极地冰藻在280、400、700、1,000、1,500和2,000 ppm的CO2浓度环境下,传代培养5年
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.2 mM CaCl2, 360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.05 mM H3BO3, 0.5 mM NH4NO3, 2.0 mM Tris
  • 作者:中国水产科学研究院黄海水产研究所叶乃好、王依涛

 

样品检测视频:极地冰藻Ca2+流检测

 

中文摘要(谷歌机翻)

运动在藻类的生存和繁殖中起着至关重要的作用,对水生生态系统的稳定性具有重要意义。但是,尚不清楚二氧化碳浓度升高对海洋,咸淡水和淡水藻类运动的影响。

在这里,我们使用实验室的微尺度和中尺度尺度的实验表明,三种典型的浮游植物物种随着二氧化碳的增加而运动性降低。极地海洋Microglena sp.,欧洲盐藻杜氏盐藻和淡水莱茵衣藻在不同二氧化碳浓度下生长了5年。长期适应的Microglena sp。在所有处理中均显示出显着降低的光反应,并且有憎光反应影响细胞内钙浓度。

调节鞭毛运动的基因被显着下调(P <0.05),同时鞭毛脱落的基因表达也显着增加(P <0.05)。D. salina和C. reinhardtii表现出相似的结果,表明活力变化在鞭毛物种中很常见。

由于鞭毛的结构和弯曲机制从单细胞生物到脊椎动物都是保守的,这些结果表明增加的地表水二氧化碳浓度可能影响从藻类到鱼类的鞭毛细胞。

The mean flux of Ca2+ under different pCO2 I scenarios. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Upper, Ca2+ efflux under positive phototaxis. Lower, Ca2+ influx under negative phototaxis. ‘−’ on the vertical scale means Ca2+ entry. LC4, flagellar outer dynein arm light chain 4; DC3, outer dynein arm docking complex protein 3; IC138, arm dynein; RSP, radial spoke protein; PF20, a protein of the central pair apparatus; PKA, cAMP-dependent protein kinase; PP2A, protein phosphatase 2A; CK1, casein kinase DIP13/NA14, deflagellation inducible protein; DNAAF3/PF22, axonemal dynein assembly factor. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Different letters (a–c) in panel indicate significant differences (P < 0.05) among treatments.

 

英文摘要

Motility plays a critical role in algal survival and reproduction, with implications for aquatic ecosystem stability. However, the effect of elevated CO2 on marine, brackish and freshwater algal motility is unclear.

Here we show, using laboratory microscale and field mesoscale experiments, that three typical phytoplankton species had decreased motility with increased CO2. Polar marine Microglena sp., euryhaline Dunaliella salina and freshwater Chlamydomonas reinhardtii were grown under different CO2 concentrations for 5 years. Long-term acclimated Microglena sp. showed substantially decreased photo-responses in all treatments, with a photophobic reaction affecting intracellular calcium concentration.

Genes regulating flagellar movement were significantly downregulated (P < 0.05), alongside a significant increase in gene expression for flagellar shedding (P < 0.05). D. salina and C. reinhardtii showed similar results, suggesting that motility changes are common across flagellated species.

As the flagella structure and bending mechanism are conserved from unicellular organisms to vertebrates, these results suggest that increasing surface water CO2 concentrations may affect flagellated cells from algae to fish.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1038/s41558-020-0776-2

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:20


Plant Cell Physiol:Ca2+流指示的微藻氮胁迫信号转导研究

2014年01月14日,中科院水生所王强、陈辉用NMT在Plant and Cell Physiology上发表了标题为Ca2+ Signal Transduction Related to Neutral Lipid Synthesis in an Oil-Producing Green Alga Chlorella sp. C2的研究成果。

 

  • 期刊:Plant and Cell Physiology
  • 主题:Ca2+流指示的微藻氮胁迫信号转导研究
  • 标题:Ca2+ Signal Transduction Related to Neutral Lipid Synthesis in an Oil-Producing Green Alga Chlorella sp. C2
  • 影响因子:4.134
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 作者:中科院水生所王强、陈辉

 

英文摘要

Changes in the cytosolic Ca2+ levels and the role of Ca2+ signal transduction in neutral lipid synthesis in Chlorella sp. C2 under nitrogen starvation conditions were investigated. The results detected by using the scanning ion-selective electrode technique demonstrate that nitrogen starvation induced significant Ca2+ influx across the plasma membrane into cells.

Ca2+ fluorescence imaging and flow cytometry were used to estimate the effect of this Ca2+ influx on the generation of the Ca2+ signal, and the results showed that the cytosolic Ca2+ concentration increased transiently and then remained at a stable, high level when the cells were exposed to nitrogen starvation. However, the increase could be inhibited by pre-treatment with the Ca2+ channel blockers ruthenium red, verapamil and GdCl3, indicating that both the influx of Ca2+ from the extracellular space via Ca2+ channels that are localized in the plasma membrane and the release of Ca2+ from intracellular calcium storage via the internal calcium store were required for the generation and transduction of the Ca2+ signal.

During nitrogen starvation, neutral lipid synthesis in Chlorella sp. C2 in response to stress conditions was also inhibited to differing degrees by pre-treatment with the three Ca2+ channel blockers, demonstrating the regulation of Ca2+ via these Ca2+ channels in neutral lipid synthesis.

The results suggested that by transduction of extracellular stress signals into the cell and the regulation of the Ca2+ signal in neutral lipid synthesis, Ca2+ signal transduction played important roles in the response mechanism of Chlorella sp. C2 to nitrogen starvation.

 

中文摘要(谷歌机翻)

小球藻中胞质Ca2+水平的变化以及Ca2+信号转导在中性脂质合成中的作用。研究了氮饥饿条件下的C2。通过使用扫描离子选择电极技术检测到的结果表明,氮饥饿导致大量Ca2+穿过质膜流入细胞。

Ca2+荧光成像和流式细胞仪用于评估这种Ca2+内流对Ca2+信号生成的影响,结果表明,当细胞暴露于细胞中时,胞浆中Ca2+的浓度会瞬时增加,然后保持稳定的高水平。氮饥饿。但是,通过用Ca2+通道阻滞剂钌红,维拉帕米和GdCl3进行预处理可以抑制这种增加,这表明Ca2+经由位于质膜上的Ca2+通道从细胞外空间大量涌入以及Ca2+的释放。Ca2+信号的产生和转导需要通过内部钙储存器进行细胞内钙储存。

在氮饥饿期间,小球藻中的中性脂质合成。通过使用三种Ca2+通道阻滞剂的预处理,C2对应激条件的响应也受到了不同程度的抑制,这表明在中性脂质合成中通过这些Ca2+通道对Ca2+的调节。

结果表明,通过将细胞外应激信号转导到细胞中以及中性脂质合成中Ca2+信号的调节,Ca2+信号转导在小球藻的反应机制中发挥了重要作用。C2导致氮饥饿。

Fig. 1 The total Ca2+ flux rates over 5 min in Chlorella sp. C2 under N starvation. (a) Microphotographic examples of Ca2+ ion flux/voltage-clamp measurements. (b) Total flux rates of Ca2+ were detected at 0, 0.5, 2 and 8 d after N starvation. The columns represent the means of three replicated studies in each sample, with the SD of the means (t-test, P < 0.05). The significance of the differences between the control (0 d) and other test values was tested using a one-way analysis of variance. *P < 0.05 vs. control.

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/pcp/article/55/3/634/1939753

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:24


Environ Pollut:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Environmental Pollution
  • 主题:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累
  • 标题:Paddy periphyton reduced cadmium accumulation in rice (Oryza sativa) by removing and immobilizing cadmium from the water–soil interface
  • 影响因子:5.714
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:水稻附生植物
  • Cd2+流实验处理方法:
    水稻幼苗在Cd0+P(附生植物),Cd5(5mg Kg-1的土壤Cd含量)+P和Cd50(50mg Kg-1的土壤Cd含量)+P处理60天后,取水稻附生植物进行测试。
  • Cd2+流实验测试液成份:
    50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, and 0.1% sucrose, pH 6.0
  • 作者:中国科学院南京土壤研究所刘俊琢、陆海鹰

 

中文摘要(谷歌机翻)

旱生植物在湿地的重金属转移中起着重要作用,但它对稻田中镉(Cd)生物利用度的贡献仍未得到充分探索。

这项研究的主要目的是研究水生植物对稻田镉行为的影响。围生植物显着降低了稻田水中Cd的浓度。

非侵入性微测试技术分析表明,附生植物可以从水中吸收Cd,最大Cd2+流入速率为394 pmol cm-2·s-1,而附生植物的入侵显着增加了土壤Cd的浓度。

然而,由于土壤pH升高和周生植物引起的土壤氧化还原电势(Eh)降低,土壤镉的生物利用度显着下降。在附生植物中,更多的Cd被吸附并固定在土壤中的有机物,碳酸盐,铁和锰的氧化物上。因此,水稻中的镉含量显着下降。

这些发现为深入了解附生植物在稻田中的Cd生物地球化学提供了可能,并为减少水稻中Cd的积累提供了新的策略。

Figure 3 Changes in net flux of Cd of periphyton over times (a) and the mean net influx of periphyton (b) under different treatments. Cd0+P, Cd5+P, and Cd50+P represent the periphyton treatment of Cd added at soil Cd content of 0 mg Kg-1, 5 mg Kg-1, and 50 mg Kg-1 respectively. Different letters within same column indicate significant difference among different treatments at P < 0.05, while same letters represent no significant difference.

 

英文摘要

Periphyton plays a significant role in heavy metal transfer in wetlands, but its contribution to cadmium (Cd) bioavailability in paddy fields remains largely unexplored.

The main aim of this study was to investigate the effect of periphyton on Cd behavior in paddy fields. Periphyton significantly decreased Cd concentrations in paddy waters.

Non-invasive micro-test technology analyses indicated that periphyton can absorb Cd from water with a maximum Cd2+ influx rate of 394 pmol cm−2 s−1 and periphyton intrusion significantly increased soil Cd concentrations.

However, soil Cd bioavailability declined significantly due to soil pH increase and soil redox potential (Eh) decrease induced by periphyton. With periphyton, more Cd was adsorbed and immobilized on organic matter, carbonates, and iron and manganese oxides in soil. Consequently, Cd content in rice decreased significantly.

These findings give insights into Cd biogeochemistry in paddy fields with periphyton, and may provide a novel strategy for reducing Cd accumulation in rice.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:32


ECOTOX ENVIRON SAFE :中国海大丨Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标

  • 期刊:ecotoxicology and environmental safety
  • 主题:Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标
  • 标题:Synthesis and antifouling evaluation of indole derivatives
  • 影响因子:4.527
  • 检测指标: Ca2+流速
  • 检测部位:藻细胞
  • Ca2+流实验处理方法:
    亚心形扁藻,吲哚衍生物瞬时处理
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES,0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 7.8
  • 通讯作者:中国海洋大学李霞、冯康

 

英文摘要

Indole derivatives derived from the secondary metabolites of marine organisms possess the excellent antifouling property to inhibit the biofouling. These compounds and their analogues are simple in structure and have been proven to have low toxicity and bioaccumulation. Therefore, the active indole antifoulants are expected to replace the potentially toxic antifoulants which are widely used in current antifouling coatings.

Seven indole derivatives were synthesized via the Friedel-Crafts alkylation reaction and were characterized by IR spectra, 1H NMR, 13C NMR and elemental analysis. Inhibition experiments against marine algae and bacteria were conducted, and the partial inhibition rates of algae and bacteria were more than 90%. This outcome indicates that indole derivatives possess excellent properties suitable for use as targeting anti-fouling compound for algae and bacteria. Non-invasive Micro-test Technology (NMT) reveals that the Ca2+ efflux of Platymonas subcordiformis dramatically increased in the presence of indole derivatives, which is inferred to be the molecular mechanism for inhibiting the growth of marine algae.

The antifouling coatings containing indole derivatives were prepared and subjected to an antifouling test in a marine environment, and the results show that N-(1-H-5-bromo-indole-3-ylmethyl) benzamide and N-(1-H-2-phenyl-indole-3-ylmethyl) benzamide possess better antifouling performance compared to copper pyrithione (CuPT). According to these results, indole derivatives in this study might become novel and promising antifoulants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

来自海洋生物次生代谢产物的吲哚衍生物具有优异的防污性能,可抑制生物污损。这些化合物及其类似物结构简单,已被证明具有低毒性和生物累积性。因此,有效的吲哚防污剂有望取代目前防污涂料中广泛使用的潜在有毒的防污剂。

通过Friedel-Crafts烷基化反应合成了7种吲哚衍生物,并通过IR光谱,1H NMR,13C NMR和元素分析进行了表征。对海藻和细菌进行了抑制实验,藻类和细菌的部分抑制率超过90%。该结果表明吲哚衍生物具有适合用作藻类和细菌的靶向防污化合物的优异性质。非侵入性微测试技术(NMT)揭示了在吲哚衍生物存在下,亚心形扁藻的Ca2 +流出显着增加,这被推断为抑制海藻生长的分子机制。

制备含有吲哚衍生物的防污涂料并在海洋环境中进行防污试验,结果表明N-(1-H-5-溴 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺和N-(1-H-)与吡啶硫酮铜(CuPT)相比,2-苯基 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺具有更好的防污性能。根据这些结果,本研究中的吲哚衍生物可能成为新颖且有前景的防污剂。

结果表明:在吲哚衍生物存在下,Ca2+外排明显增加。在吲哚衍生物的影响下,藻细胞中Ca2+外排的峰值几乎是对照峰值的三倍。从分子机制推断,吲哚衍生物可以作为跨膜转运的抑制剂,并触发藻类细胞Ca2+外排,从而减少细胞内Ca2+的浓度。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651319307535?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:36


Chemosphere :深圳大学丨盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流
  • 标题:Salinity-dependent nanostructures and composition of cell surface and its relation to Cd toxicity in an estuarine diatom
  • 影响因子:4.427
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测部位:硅藻藻细胞
  • Cd2+流速流实验处理方法:
    不同盐度的硅藻细胞
  • Cd2+流速流实验测试液成份:
    0.1mM KCl,0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), 0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 8.0,8.9μM CdCl2
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

文章简介

盐度是河口环境中变化较大的因子之一,会影响海洋主要初级生产力——硅藻与金属之间的相互作用,之前研究发现这一影响主要由环境水化学变化引起。但却忽略了盐度也可能通过改变硅藻本身的生理生化状态来影响其响应重金属的过程。

此项研究模拟河口的盐度梯度,在18,25,和32 psu三个盐度下培养了新月菱形藻,在18 psu低盐度时,施加8.9 μM的Cd2+对细胞生长的抑制最强。但值得注意的是,Cd离子浓度的升高约一倍,引起的细胞生长抑制却是约四倍,说明Cd重金属毒性的增加可能存在着其它机制。从分布上看,大部分(>75%)Cd都吸附于细胞表面,表明新月菱形藻的细胞壁在最初的Cd累积过程中有着重要的作用。

基于上述现象,研究利用非损伤微测技术测定不同盐度培养的硅藻单细胞表面的Cd2+离子流。结果发现,硅藻细胞在低盐度时细胞表面的Cd2+离子流速更快,而Cd2+吸收速率是影响其毒性最主要因素。进一步结合其它物理化学手段最终揭示了硅藻在不同盐度下通过改变细胞壁的功能基团种类和数量来影响其吸附Cd的细胞表面化学机制。

此项研究为近海盐度强烈变化条件下防控重金属的污染和食物链传递提供了重要的理论依据。

 

不同盐度培养的新月菱形藻,细胞表面Cd2+离子流的差异性。负值表示吸收。

 

英文摘要

The interactions between metal and phytoplankton are affected by salinity in estuarine environments. While water chemistry is an important factor regulating the metal bioavailability in phytoplankton, the physiological adaptation of the algae cells may also change their intrinsic response to metals.

In this work, we tried to interpret the salinity-dependent Cd toxicity in a pennate diatom Nitzchia closterium from a biological side. As with many studies, we observed Cd toxicity to the diatom increased with decreasing salinity. However, changing free Cd ion concentrations may be partly responsible for the enhanced Cd toxicity.

Multiple evidences showed that diatom cells acclimated at low salinity had stronger intrinsic Cd adsorption capacity. Salinity significantly affected not only the nanostructures but also the biochemical composition in the cell surface of the diatom. Diatom cells grown at lower salinity had a lower surface potential, higher specific surface area, and more sulfur-containing groups in the cell wall, leading to stronger Cd binding capacity in the cells. Meanwhile, more Si was present as poly-silicic acid when the salinity decreased. The change of Si content and speciation in the cell wall are also considered a major reason for the variations of Cd surface binding.

Our study provided new clues for the salinity-dependent metal toxicity in marine diatoms.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在河口环境中,盐度影响金属和浮游植物之间的相互作用。尽管水化学是调节浮游植物中金属生物利用度的重要因素,但藻类细胞的生理适应性也可能改变其对金属的内在响应。

在这项工作中,我们试图从生物学的角度来解释盐度依赖的Cd毒性在戊二烯硅藻Nitzchia closterium中。与许多研究一样,我们观察到Cd对硅藻的毒性随着盐度的降低而增加。但是,改变游离Cd离子浓度可能是造成Cd毒性增强的部分原因。

多种证据表明,低盐度适应的硅藻细胞具有更强的固有Cd吸附能力。盐度不仅显着影响硅藻的纳米结构,而且显着影响硅藻细胞表面的生化组成。在较低盐度下生长的硅藻细胞具有较低的表面电势,较高的比表面积和细胞壁中更多的含硫基团,从而导致细胞中更强的Cd结合能力。同时,当盐度降低时,更多的Si作为聚硅酸存在。 Si含量的变化和细胞壁中的形态也被认为是Cd表面结合变化的主要原因。

我们的研究为海洋硅藻的盐度依赖性金属毒性提供了新的线索。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319891?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:40


《生态毒理学报》海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响(硅藻细胞镉流速)

  • 期刊:生态毒理学报
  • 标题:海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响
  • 样品:硅藻细胞
  • 检测指标:Cd2+
  • 作者:深圳大学高等研究院潘科、马捷

 

摘 要

硅藻是海洋生态系统中主要的初级生产者,在全球碳循环中扮演重要角色。硅藻在镉(Cd)的生物地球化学循环中同样发挥了关键的作用。

营养盐、盐度、pH、光照、温度等因子可改变Cd在硅藻中的累积,但其关键过程尚未清楚。借助多功能原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、非损伤微测技术(NMT)等先进表征手段,可定量研究硅藻细胞的表面物理化学特性。

本综述讨论环境因子对细胞表面粗糙度的影响,探索粗糙度-表面功能基团-电势之间的联系,从微观层次揭示硅藻细胞与Cd之间的相互作用,诠释硅藻吸附金属Cd的过程。

 

文章链接:

http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDTEMP&filename=STDL201901008&v=MTUzMjIxTHV4WVM3RGgxVDNxVHJXTTFGckNVUkxPZllPWnVGeXpoVkx6T05qblBZckc0SDlqTXJvOUZiSVI4ZVg=

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:43


J Hazard Mater:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Journal of Hazardous Materials
  • 主题:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据
  • 标题:The roles of silicon in combating cadmium challenge in the Marine diatom Phaeodactylum tricornutum
  • 影响因子:7.65
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:硅藻
  • Cd2+流实验处理方法:
    硅藻细胞分别在低硅(17.2μM),中硅(51.7μM),高硅(86.2μM)培养
  • Cd2+流实验测试液成份:
    8.9μM CdCl2,0.1mM KCl, 0.1mM MgCl2,0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4, 0.1% sucrose,pH=8
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋浮游植物拥有复杂的体内平衡网络以抵消金属毒性。环境条件的变化(例如环境营养物浓度)会显着影响其固有的金属敏感性。

在这项研究中,我们评估了硅(Si)在抵消海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum中镉(Cd)毒性中的作用。我们首先证明了Si富集显着提高了Cd耐受性并改变了硅藻中Cd的积累。

我们的模型表明,富硅细胞比缺硅细胞吸收更多的镉,但镉去除率更高。通过原子力显微镜和X射线光电子能谱检查发现,富硅细胞具有更好的硅化作用,并且细胞壁中的SiO-含量更高,这显着降低了硅藻细胞的表面电势并使它们吸收更多的Cd。

尽管富含Si的细胞在面对Cd胁迫时倾向于具有高的Cd负担,但是它们通过下调流入转运蛋白ZIP和上调流出转运蛋白ATPase5-1B来抑制细胞内Cd的增加。

我们的研究表明,硅在携带金属稳态和对抗海洋硅藻中的Cd挑战中起着重要作用。

Fig. 3. Cd2+ fluxes around the cell surface of the diatom P. tricornutum in the testing medium containing 8.9 μM Cd2+. (A) Instant net Cd2+ fluxes measured by a non-invasive microelectrode probe; (B) mean Cd2+ fluxes for the L-, M-, and H-Si cells. Means do not significantly differ (p>0.05) if they bear the same letter (n = 6). L, low; M, mid; H, high.

 

英文摘要

Marine phytoplankton possess a sophisticated homeostatic network to counteract metal toxicity. Changes in environmental conditions such as ambient nutrient concentrations can significantly impact their intrinsic metal sensitivity.
In this study, we evaluated the role of silicon (Si) in counteracting cadmium (Cd) toxicity in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. We first demonstrated that Si enrichment dramatically enhanced Cd tolerance and changed the Cd accumulation in the diatom.

Our modeling suggested that Si-enriched cells adsorbed more Cd but had a higher Cd elimination rate than the Si-starved cells. Examinations by atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy revealed that the Si-enriched cells had better silification andmore SiO- in the cell walls, which markedly lowered the surface potential of the diatom cells and allowed them to attract more Cd.

Although the Si-enriched cells tended to have a high Cd burden when facing Cd stress, they suppressed the increase of intracellular Cd by both down-regulating the influx transporter ZIP and up-regulating the efflux transporter ATPase5-1B.

Our study shows the significant roles Si plays in maintaining metal homeostasisand combating Cd challenge in marine diatoms.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121903

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:46


FEMS MICROBIOL LETT :菌丝发育过程中的氧流速图谱

文章标题:Oxygen flux magnitude and location along growing hyphae of Neurospora crassa

 

菌丝发育的机制比较复杂,而真菌菌丝由于形态结构清晰,为菌丝发育研究提供了良好的材料。Ca2+离子流形成的离子梯度在菌丝发育过程中起重要的调控作用。粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)的一个显著特征是在菌丝尖端含有丰富的线粒体,为菌丝发育提供ATP。

 

为了研究菌丝尖端线粒体的呼吸活性,就需要一种高空间分辨率的氧流速测定方法。加拿大研究人员Roger R. Lew以粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)为实验材料,运用非损伤微测技术结合显微技术研究了氰化物等处理后菌丝表面不同区域的氧流速变化。发现菌丝表面的氧内流(吸收)速率可被氰化物抑制,而交替氧化酶则可以恢复呼吸作用。菌丝尖端靠后10μm有个氧内流速率很大的区域,且氧内流的速率与菌丝的生长速率相关,而线粒体在菌丝体上富集的区域在距离尖端5~10μm处,与最大氧内流区域不同。因此,菌丝尖端的线粒体在生长发育的呼吸需求中所起的作用较小。

 

基于上述结果,他们认为尖端富集的线粒体可能在清除胞质Ca2+方面起作用,推测菌丝尖端可能是线粒体的发生部位。

图注:菌丝生长速率与氧气内流的关系;菌丝显微图及菌丝不同区域氧流速图。

参考文献:Lew, R. R. and Levina, N. N. FEMS Microbiology Letters, 2004, 233: 125-130.

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:51


New Phytol:质子流可作为丛枝菌根真菌芽管菌丝发育的标签丨NMT创新平台成果回顾

文章标题:A pH signaling mechanism involved in the spatial distribution of calcium and anion fluxes in ectomycorrhizal roots

 

菌根化是一种典型的宿主植物-真菌共生互作,尽管有大量的解剖学及生理学研究清楚地表明真菌菌根可以增大宿主植物根部吸收面积、合成并向土壤释放有机化合物及菌体外酶以固定营养成分、调控宿主植物根部参与跨膜营养物质转运的蛋白,但其具体机制,目前尚不清楚。

 

NewPhytologist报道了葡萄牙研究人员Feijó等利用非损伤微测技术研究离子流在菌根生长过程中作用的成果。他们检测了豆马勃属真菌(ECM)侵染后及未经侵染处理的桉树根部H+、Ca2+及阴离子A-(以Cl-代替)的离子流。

 

同时,他们利用特异性抑制剂矾酸盐、钆及4,4-二异硫氰2,2-二磺酸芪(DIDS)分别抑制质子泵、钙离子通道、氯离子转运通道,并再次分别检测了上述三种离子流。

 

结果发现,真菌侵染主要作用于根部伸长区,离子运动及根围酸化能力都发生了剧烈变化,而且离子流变化呈现周期性变化。连续波长光谱分析表明,ECM根部H+及A-离子流的变化周期较未经侵染的长,而ECM根部的Ca2+振荡则完全消失。

 

根据上述结果,Feijó等通过构建模型解释植物养分吸收及生长加速是通过侵染真菌介导,依赖pH的变化,而且ECM营养的主要供应是植物的根,发现Ca2+在这一过程中发挥了重要的作用,这为揭开植物-真菌共生互作提供了证据和模型。

图注:对照及真菌侵染后桉树根部伸长区离子流的振荡变化图以及真菌侵染后根部的pH信号机制模型。

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 08:04


New Phytol:质子流可作为真菌菌丝发育的标签 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Blackwell Publishing Ltd Proton (H+) flux signature for the presymbiotic development of the arbuscular mycorrhizal fungi

 

2008年4月,葡萄牙里斯本大学Feijó等科学家使用非损伤微测技术研究了芽管菌丝发育时期菌丝中的H+流,发现胞外的pH在宿主和真菌间的离子交换和AM真菌生长中起到重要作用,菌丝的H+流振荡与芽管菌丝的生长存在相互关系,AM菌丝的H+流和生长被宿主根系分泌物(RE)所调控。菌丝H+流空间和时间的转变被营养利用状况所调控,也有可能被pH信号所诱导。

 

此项工作对于认识真菌的生长发育以及响应外源物质的机理提供了全新的思路,也揭示了菌丝对P和Suc利用的细胞生物学生理学机制。

 

图注:AM真菌发育的H+流标签。

Stage1:单一萌发管期菌丝中H+保持稳定的内流;

Stage2:真菌差别的最大状态(5-7d),菌丝分枝后H+流发生改变。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 08:07


Sci Total Environ :湘潭大学丨城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响

  • 期刊:Science of The Total Environment
  • 主题:城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响
  • 标题:Extracellular polymeric substrates of Chlorella vulgaris F1068 weaken stress of cetyltrimethyl ammonium chloride on ammonium uptake
  • 影响因子:4.610
  • 监测指标:NH4+流速
  • 检测部位:小球藻藻细胞
  • NH4+流速流实验处理方法:
    小球藻,有无0.5 mg/L CTAC在光照/黑暗下处理6小时
  • NH4+流速流实验测试液成份:
    NH4Cl 37.4 mg/L, NaH2PO42·7H2O 9.8 mg/L, CaCl2·2H2O 14.7 mg/L,MgSO4·7H2O 24.6 mg/L and NaHCO3 42mg/L,pH 7.5
  • 作者:湘潭大学葛飞、匡扬铎

 

英文摘要

This study investigated the influences of cetyltrimethyl trimethyl ammonium chloride (CTAC), an emerging pollutant quaternary ammonium compound (QAC) in municipal effluents, on the transfer and uptake of NH4+ by Chlorella vulgaris F1068 cells removed EPS artificially (EPS-R) and coated EPS naturally (EPS-C) under different scenarios (e.g., the presence or absence of CTAC, different photoperiod sequences (light 12 h: dark 12 h or dark 12 h: light 12 h)).

The results showed that the removal of EPS increased the transfer and uptake of NH4+ but the presence of EPS caged NH4+ and effectively weakened the stress of CTAC (<0.5 mg/L) on NH4+ uptake. The main mechanism was considered that CTAC in the concentration range from 0.1 to 0.5 mg/L induced an increased amount of polysaccharide and protein in EPS and thus protected algal normal physiological functions (including cell membrane permeability and glutamine synthetase activity) from the damage of CTAC (0.1 to 0.5 mg/L) regardless of the photoperiod sequences.

Thereby, the findings of this study provided an insight into the role of algal EPS in transfer and uptake of nutrients under the coexisted toxics for the future algae-based sewage treatment application.


中文摘要(谷歌机翻)

这项研究调查了十六烷基三甲基三甲基氯化铵(CTAC)(一种新兴的污染物季铵化合物(QAC))在城市污水中对寻常绿藻F1068细胞人工去除EPS(EPS-R)和包被EPS的转移和吸收NH4+的影响。自然地(EPS-C)在不同情况下(例如,是否存在CTAC,不同的光周期序列(亮12 h:暗12 h或暗12 h:亮12 h))。

结果表明,EPS的去除增加了NH4+的转移和吸收,但是EPS的存在笼罩了NH4+,有效地减弱了CTAC(<0.5μmg/ L)对NH4+吸收的胁迫。认为其主要机理是浓度在0.1至0.5μmg/ L的CTAC诱导EPS中的多糖和蛋白质增加,从而保护藻类的正常生理功能(包括细胞膜通透性和谷氨酰胺合成酶活性)免受CTAC的损害。 (0.1至0.5μmg/ L),与光周期无关。

因此,本研究的发现为藻类EPS在未来基于藻类的污水处理应用中在共存有毒物质的转移和吸收养分中的作用提供了见解。

结果表明:在没有CTAC的6小时光照下,EPS-C细胞或EPS-R细胞的NH4+通量分别达到-1.87ng /(cm2·s)和-2.63ng /(cm2·s)。当添加0.5 mg / L的CTAC时,EPS-C或EPS-R细胞的NH4+通量急剧下降至-0.94 ng /(cm2·s)和-0.73 ng /(cm2·s)。相反,当EPS-R细胞和EPS-C细胞在黑暗中培养6小时无论CTAC存在与否,EPS-C细胞和EPS-R细胞的NH4+流速从负值转换为正值,表明NH4+从细胞内环境流出到培养基。

文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718353683?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:16


东农EES:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制|NMT环境毒理创新科研平台

基本信息

主题:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:4.872

研究使用平台:NMT环境毒理创新科研平台

标题:Physiological responses of Arthrobacter sp. JQ-1 cell interfacesto co-existed di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and copper

作者:东北农业大学张颖

 

检测离子/分子指标

K、Ca2+

 

检测样品

节杆菌JQ-1细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

节杆菌JQ-1可以在3天内完全降解500 mg / L的DEHP。Cu2+的最低抑菌浓度(MICs)可能达到1.56mM,但是5.0mg/L Cu2+明显抑制了DEHP降解和细菌生长。因此,JQ-1暴露于DEHP-铜环境下,以基于细胞多个界面(细胞表面,膜和细胞内特性)的生理反应来验证毒性机理。结果表明,500mg/L的DEHP和5.0mg/L的Cu2+组合可显着降低细胞表面疏水性(CSH)和ζ电势的绝对值,这表明DEHP的生物利用度降低。细胞表面的变化主要是由于Cu2+和某些官能团(CH2,CH3,芳环和酰胺)之间的相互作用。穿过质膜的质子动力(PMF)减弱可能会干扰能量的形成和利用,这不利于细胞损伤的修复过程。本研究首次将非损伤微测技术(NMT)应用于DEHP和重金属离子的联合毒性研究。DEHP-铜增强了穿过质膜的K+流出和Ca2+的流入,从而干扰了离子钾和钙离子的稳态,并可能诱导细胞凋亡并进一步抑制DEHP降解细胞内酯酶活性的下降表明代谢能力明显受到抑制。这项研究增强了我们对响应污染物的细胞不同界面过程的理解。

离子/分子流实验处理方法

(1)500 mg/L Glucose
(2)500 mg/L Glucose+5.0 mg/L Cu2+
(3)500 mg/L DEHP
(4)500 mg/L DEHP+5.0 mg/L Cu2+
处理3天

离子/分子流实验结果

图A和图B给出了不同处理下的实时K+和Ca2+流速,其中正值表示外排,负值表示内流。条形图中还显示了不同系统中K+和Ca2+流速的平均值(图C和D)。在DEHP+Cu2+处理中,JQ-1的K+外排量高于其他组,即DEHP和Cu2+的组合显着抑制了K+的内流速率。相比之下,当JQ-1暴露于DEHP-铜时,Ca2+的内流量增加,而无铜存在的处理则明显促进了Ca2+的内流量。

其他实验结果

  • Cu2+、Ni2+、Co2+和Zn2+在1.56mM时对菌株JQ-1的生长有抑制作用。
  • 当JQ-1菌株以葡萄糖为唯一碳源时,铜的加入减缓了细菌的生长速度,降低了OD600的最大值。当DEHP作为唯一碳源时,前12h添加铜可以提高细菌的生长速度,但会迅速进入下降期。
  • 在葡萄糖培养条件下,JQ-1菌株的扫描电镜图像呈现出单细胞表面起皱,边缘清晰,形状规则的状态。当培养基中含有葡萄糖和Cu2+时,细菌的形态没有明显变化,但细胞表面附着了大量絮状沉积颗粒。当细菌在DEHP中培养时,单个细菌的表面纹理减少,边缘变得不规则和光滑。当DEHP和Cu+共同培养时,细胞变得粗糙和不规则。一些细胞的结构甚至消失,产生碎片。
  • Cu2+可能通过与JQ-1细胞表面官能团的相互作用影响DEHP的吸附过程。
  • 在葡萄糖中,细胞酯酶活性最高,高于单一DEHP污染。在两种碳源处理中,Cu2+污染物的存在降低了细胞酯酶活性。DEHP和Cu2+的组合对酯酶活性的抑制作用最强。

 

结论

节杆菌JQ-1的性能优于其他已报道的菌株,无论是酸性土壤还是碱性土壤,JQ-1都是一种出色的种质资源,可用于对高浓度DEHP污染的土壤进行生物修复。此外,JQ-1对高浓度重金属表现出很高的耐受性。但是,DEHP和铜的综合毒性远大于它们各自的毒性。两种污染物的结合对几乎所有测试的界面特征都有明显的不利影响。本研究强调了有机污染物和重金属的联合毒性,在可持续发展过程中起到了警示作用。

离子流实验使用的测试液

1.0mM NaCl,1.0mM KCl,0.1mM CaCl2,0.1mM HEPES,1.0mM glucose,pH 7.0
文章原文:
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111163

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:40


东农张颖:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一 | NMT互作共生创新科研平台

基本信息

主题:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

研究使用平台:NMT互作共生创新科研平台

标题:Enhancing theatrazine tolerance of Pennisetum americanum (L.) K. Schum by inoculatingwith indole-3-acetic acid producing strain Pseudomonas chlororaphis PAS18

作者:东北农业大学 张颖

 

检测指标

Ca2+

 

检测样品

3日龄美洲狼尾草的根

 

离子流实验处理方法

①CK1-N:1/2MS+1.7%琼脂

②BL20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津

③HJ20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津+10-2 μM IAA

 

离子流结果

正常情况下, 美洲狼尾草根的Ca2+为外排,外排速率约50 pmol · 1cm-2 · s-1。阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+由外排变为吸收,吸收速率约175 pmol · cm-2 · s-1。存在IAA的情况下,阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+吸收速率降低到75 pmol · cm-2 · s-1。

 

其他实验结果

  • 接种菌株PAS18可以降低美洲狼尾草中的超氧自由基的荧光信号。
  • 阿特拉津胁迫显著抑制美洲狼尾草的生长,而接种PAS18可减轻该抑制作用。
  • 在阿特拉津胁迫且未接种菌株PAS18的条件下,叶绿素含量随着阿特拉水平的增加而降低;虽然接种PAS18的幼苗叶绿素也有相同的变化,但是接种菌株比不接种菌株的幼苗叶绿素含量高。
  • 接种菌株PAS18能上调psbA基因在植株中的转录。
  • 接种菌株PAS18能部分消除100 mg kg-1阿特拉津对细胞的损伤,但不能完全消除。
  • 接种菌株PAS18可以减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累。
  • 接种菌株PAS18可降低阿特拉津引起的MDA含量,并且调节SOD活性。

 

结论

结果表明,两种浓度的阿特拉津(20mg kg-1和100mg kg-1)均能显著地对美洲狼尾草幼苗的生长、细胞形态和光合作用造成胁迫。接种产生IAA的菌株P.chlorophis PAS18能较好地缓解20mg kg-1的阿特拉津引起的上述胁迫。进一步的研究表明,菌株PAS18不仅通过减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累来减轻阿特拉津诱导的胁迫,同时也与psbA基因表达上调有关,psbA基因的表达增强了受损光系统II的修复,诱导了超氧化物歧化酶活性,通过清除超氧自由基和降低丙二醛含量来增强美洲狼尾草的抗氧化防御能力。此外,PAS18菌株还可以通过平衡作为信号分子诱导防御系统的Ca2+流速来调节美洲狼尾草的阿特拉津胁迫防御。

 

离子流实验使用的测试液

0.1mM CaCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110854

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:08


EP华工:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

基本信息

主题:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

期刊:Environmental Pollution

影响因子:8.071

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hexavalent chromiuminduced oxidative stress and apoptosis in Pycnoporus sanguineus

作者:华南理工大学尹华、封觅

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

血红密孔菌菌丝球

 

中文摘要

白腐真菌已被证明是一种很有前途的重金属去除方法,了解其对重金属的毒性响应有助于开发和推广基于真菌的修复技术,以减轻重金属的危害。本研究对白腐真菌血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)中Cr(Ⅵ)诱导的氧化应激和细胞凋亡进行了研究。结果表明,高浓度Cr(Ⅵ)促进ROS的生成,包括H2O2、O2·-和·OH。随着Cr(Ⅵ)浓度的增加,SOD和CAT活性在前24 h内随着GSH含量的增加而增加,但随后降低,MDA含量显著增加。Cr(Ⅵ)诱导的氧化损伤进一步引起和加重了血红密孔菌的细胞凋亡,尤其是Cr(Ⅵ)浓度大于20 mg/L时。Cr(Ⅵ)诱导的细胞凋亡参与线粒体功能紊乱,包括线粒体去极化、线粒体通透性增强和细胞色素c释放。观察到细胞凋亡的早期和晚期特征,如半胱氨酸蛋白酶(metacaspase)激活、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)外翻、DNA断裂、细胞核浓缩和断裂。此外,研究还发现了以K+外排、细胞质和线粒体Ca2+超载为特征的离子稳态失调。基于这些结果,本研究认为Cr(Ⅵ)诱导白腐真菌血红密孔菌氧化应激和细胞凋亡。

 

离子/分子流实验处理

0、5、10、20、30、40mg/L Cr(VI)处理3 d

 

离子/分子流实验结果

为了检测Cr(VI)对血红密孔菌K+运输的影响,研究使用非损伤微测技术(NMT)检测了真菌细胞K+净流速,结果表明Cr(VI)刺激K+从细胞向细胞外环境排出,当Cr(VI)浓度超过20 mg/L时,K+外排速率显著增加。

图1. 不同浓度Cr(VI)对血红密孔菌K+净流速的影响。正值代表K+外排。

 

其他实验结果

  • Cr(VI)诱导的抗氧化酶活性、GSH和MDA含量的变化。Cr(VI)处理短期处理(24 h),SOD活性随着初始Cr(VI)浓度的增加而提高,长期处理(超过48 h),SOD活性下降,甚至低于对照组;CAT活性的响应趋势与SOD相似;Cr(VI)也以时间和浓度依赖性的模式诱导GSH含量的变化;在前24 h内,随着Cr(VI)浓度的增加,细胞内GSH水平有显著增加,而与对照相比,当处理时间超过48 h时,高浓度Cr(VI)处理导致GSH含量有所下降;MDA对Cr(VI)胁迫有显著的响应,在高浓度Cr(VI)处理后,细胞内MDA含量呈现显著上升趋势。
  • Cr(VI)诱导的细胞内ROS迸发。H2DCF-DA染色结果显示,浓度低于10 mg/L的Cr(VI)对ROS水平没有显著影响,而当Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40mg/L时,ROS有增加的趋势;此外,Cr(VI)浓度超过20 mg/L导致过氧化氢、超氧阴离子和羟基自由基含量显著上升。
  • Cr(VI)诱导的线粒体特性的变化。高浓度的Cr(VI)可导致线粒体膜去极化;同时,与对照相比,Cr(VI)孵育后线粒体中细胞色素c水平下降;此外,随着20-40 mg/L Cr(VI)导致血红密孔菌线粒体膜通透性增加。
  • Cr(VI)诱导的早期和晚期细胞凋亡的特征。随着Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40 mg/L时,AnnexinV-FITC和PI的荧光强度显著增强,表明早期和晚期凋亡细胞的数量均以呈浓度依赖的模式增加;此外,Cr(VI)处理后,细胞核发生固缩和碎片化,Cr(VI)浓度超过20 mg/L,发生细胞核转化的凋亡细胞数量显著增加。
  • Cr(VI)诱导的半胱氨酸酶激活。Cr(VI)诱导的血红密孔菌细胞凋亡与半胱氨酸酶激活相关。
  • Cr(VI)诱导的离子稳态的破坏。高浓度的Cr(VI)处理可导致细胞质和线粒体中Ca2+水平的升高。

 

结论

综上所述,本研究表明,Cr(VI)显著诱导血红密孔菌的氧化应激和细胞凋亡。短期暴露于Cr(VI)激活了抗氧化物系统,而长期处理导致系统失活,引起脂质过氧化和细胞凋亡。Cr(VI)引起的细胞凋亡与ROS迸发、线粒体功能障碍、细胞内Ca2+过载和半胱天酸酶激活有关。在凋亡过程中观察到的磷脂酰丝氨酸(PS)外翻、DNA裂解、核凝结和破裂,表明Cr(VI)诱导血红密孔菌早期细胞凋亡,随后发生晚期凋亡。

 

测试液

1.5mM KH2PO4, 0.1 mM KCl, pH 4.5

 

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749117306632?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:16


J Adv Res浙大邬飞波:非损伤微测技术发现NAT2促大麦吸Cd 为NAT作为潜在重金属生物修复基因提供证据

基本信息

主题:非损伤微测技术发现NAT2促大麦吸Cd 为NAT作为潜在重金属生物修复基因提供证据

期刊:Journal of Advanced Research

影响因子:10.479

标题:An miR156-regulated nucleobase-ascorbate transporter 2 confers cadmium tolerance via enhanced anti-oxidative capacity in barley

作者:浙江大学、扬州大学邬飞波,浙江大学Nian-Hong Wang、Xue-Yi Zhou

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

大麦根

 

中文摘要

背景:镉(Cd)是最有害的重金属污染物之一,严重影响农作物生产和人类健康。碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)广泛存在于植物、动物和微生物等多种生物体内;然而,NAT在植物镉耐受性中的作用尚不清楚。

目的:鉴定Cd诱导的靶向HvNAT2的miRNAs,并确定该基因及其产物在Cd耐受性中的作用。

方法:利用高通量测序技术分析大麦根系在Cd胁迫下的miRNA表达谱。然后构建HvNAT2过表达(OX)和RNAi株系,并进行比较转录组学分析,以确定该转运体的功能,研究其对Cd吸收/流速和转运、形态和抗氧化能力等与Cd耐受性相关性状的影响。此外,通过系统发育分析,深入了解HvNAT2的进化过程。

结果:Cd胁迫诱导的miRNA全基因组表达谱鉴定出了一个以HvNAT2为靶标的Cd诱导miR156g-3p_3。HvNAT2在高cd积累和耐HvNAT2镉基因型浙农8号中呈负调控。进化分析表明,定位于质膜的同源序列HvNAT2可追溯到陆地植物的姊妹群—链藻。过表达HvNAT2可提高转基因大麦对Cd的耐受性,提高组织Cd积累量,降低氧化损伤。HvNAT2的RNAi导致镉耐受性显著降低。共聚焦显微镜和电生理学也证实了OX3株系的根中Cd积累量较高。转录组分析表明,HvNAT2增强抗氧化能力与胁迫信号通路有关。此外,HvNAT2-OX植物的氧化胁迫耐受性受到植物螯合素合成和谷胱甘肽代谢周期的调控。

结论:本研究揭示了NAT在植物对镉的耐性中起关键作用的分子机制,这对植物的可持续农业生产和对有害重金属镉的管理具有重要意义,有助于改善环境管理和生态系统功能。

 

离子/分子流实验处理方法

10 μM CdCl2实时处理

 

离子/分子流实验结果

为了研究不同基因型植株根表皮细胞Cd2+流速的影响,研究用非损伤微测技术(MIFE)检测了CdCl2处理后根表皮细胞Cd2+流速动态变化(图1)。结果表明,添加10 μM CdCl2导致植株表皮细胞Cd2+迅速内流;与GP对照相比,HvNAT2-OX3植株的Cd2+转运流速最高;HvNAT2-OX3植株的总Cd2+流速和平均Cd2+流速均显著高于GP(分别为31%和39%),而HvNAT2-RNAi1根部的稳态Cd2+流速显著降低了23%。

图1. 10 μM Cd处理后植物根表皮细胞Cd2+流速的变化。正值代表离子吸收。

 

其他实验结果

  • 大麦中HvNAT2作为耐Cd相关miRNAs靶点的鉴定。研究首先进行了miRNA测序,以确定ZN8中Cd耐受性的miRNA及其预测靶基因;在与Cd处理相关的miRNAs中,miR156g-3p_3被Cd处理上调,而在W6nk2中没有变化,表明其可能参与了植株对Cd应激响应;miR156g-3p_3的一个靶基因被确定为HvNAT2,其蛋白参与氧化还原反应;因此,我们对HvNAT2进行了进化和功能探索;该miRNA被预测可以切割产物的5’端;Cd处理可快速诱导HvNAT2的表达,在Cd胁迫后1h达到最高表达量,然后逐渐下降。

  • 质膜NAT2是一种由藻类进化而来的碱基抗坏血酸转运体。利用OneKP植物转录组数据库中的序列,研究发现HvNAT2在植物和藻类的主要谱系中存在同源性;HvNAT2可被归入Ⅱ亚家族,被预测为对氧化嘌呤、黄嘌呤和尿酸具有高亲和力的转运体,但不是抗坏血酸;此外,HvNAT2在叶片中的表达水平高于茎和根;烟草叶片表皮中的亚细胞定位分析表明,HvNAT2定位于质膜上;大麦组织的原位PCR检测表明,DIG染色信号几乎分布于所有的根细胞部位,但在维管束中表达略多;在叶片中,HvNAT2主要在维管束中表达,特别是在韧皮部细胞中表达。

  • 过表达HvNAT2增强了大麦的Cd耐受性。为了证实HvNAT2的功能,研究构建了3个独立过表达系HvNAT2-OX1、HvNAT2-OX2和HvNAT2-OX3;在对照条件下和Cd处理下,OX株系中HvNAT2的转录水平分别平均比GP高37倍和34倍;与对照相比,Cd处理30 d使GP植株干重降低60.2%,OX系相应降低43.5%;在Cd胁迫下,OX株系的叶绿素含量、分蘖数、总根长、根体积和根尖数均显著高于GP;在Cd胁迫下,HvNAT2过表达导致地上部分和根部Cd浓度分别显著提高了45.7%和51.3%。

  • 抑制HvNAT2降低了大麦对镉的耐受性。随后,研究使用两个RNAi株系(HvNAT2-RNAi1和HvNAT2-RNAi2)检测了HvNAT2的功能;与对照组相比,HvNAT2-RNAi1和HvNAT2-RNAi2中HvNAT2表达的降低导致Cd敏感表型;15 d Cd处理后,HvNAT2-RNAi系的茎干重平均降低了40.1%和55.3%,而GP的干重分别为22.0%和28.9%;HvNAT2 RNAi株系的根系Cd浓度和植株Cd积累均显著降低,但其根部向地上部的Cd转运率显著高于GP。

  • HvNAT2调节氧化还原相关基因的表达,以增强大麦对Cd的耐受性。为了揭示HvNAT2调控大麦对Cd的耐受机制,在对照和Cd胁迫下,对GP和HvNAT2-OX株系进行了转录组分析;GO分析表明,DEGs主要参与细胞过程、代谢过程、分子功能调控、刺激反应、信号转导和氧化还原等相关的ROS调控;KEGG富集结果表明,这些DEGs主要参与植物-病原体相互作用、mRNA监测通路、有丝分裂活化蛋白激酶(MAPK)信号通路以及淀粉和蔗糖代谢;与GP相比,OX株系中参与氧化还原(如GSTsGPXsAOXAAO)、MAPK信号、乙烯信号和膜转运(如HMA3ERD4ACA)相关基因差异表达;这些结果表明,提高抗氧化能力可能是OX株系耐Cd的重要途径;进一步研究表明,Cd胁迫下,HvNAT2-OX株系的SOD、POD、GPX和APX活性增加,均显著高于GP;虽然Cd胁迫没有引起GST活性的增加,但OX株系在对照组和Cd条件下均表现出较高的GST活性;在Cd胁迫下,HvNAT2-OX株系的GSH含量高于GP;Cd胁迫下,GP地上和根部的MDA含量分别比对照增加了74.8%和95.3%,HvNAT2-OX系的MDA含量分别降低到49.2%和54.1%;过表达HvNAT2对地上部NO含量的影响不大,但HvNAT2-OX株系的根系中Cd诱导的NO含量的增加显著高于GP。

 

结论

综上所述,本研究报道了miR156g-3p_3靶向一个新的NAT基因HvNAT2,该基因已被功能表征,确定其在大麦Cd耐受性中的发挥作用。过表达HvNAT2增强了植株对Cd的耐受性,OX株系具有较高的抗氧化基因表达、ROS酶活性和GSH含量。转录组学分析显示,抗氧化能力的增强是由于MAPK和乙烯信号通路的激活、多胺合成的增加以及GSH-GSSG循环活性的增强。因此,由于NAT2具有高度的进化保守性,植物和绿藻中的NAT基因工程可能在土壤和水体Cd污染的修复中具有潜力,为粮食生产提供更安全、更清洁的土壤环境。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.01 mM CaCl2, 0.01 mM CdCl2, pH 6.0

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222000820?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:23


NP华农:NMT发现Si处理致水稻吸Cd2+↓ 为证明Si通过与细胞壁结合形成硅-壁-镉共络合助水稻Cd解毒提供依据

基本信息

主题:NMT发现Si处理致水稻吸Cd2+↓ 为证明Si通过与细胞壁结合形成硅-壁-镉共络合助水稻Cd解毒提供依据

期刊:New Phytologist

影响因子:10.151

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Inhibition of cadmium ion uptake in rice (Oryza sativa) cells by a wall-bound form of silicon

作者:华中农业大学王荔军、张文君、刘建、马捷、贺从武

 

检测离子/分子指标

Cd2+、细胞表面电位差

 

检测样品

水稻根(距离根尖0、200、400、600、800、2000μm根表上的点)、悬浮细胞

 

中文摘要
  • 硅(Si)缓解了作用于植物的各种胁迫,包括生物胁迫和非生物胁迫,如重金属毒性。然而,Si在单细胞水平上缓解胁迫的机制尚不清楚。

  • 研究人员培养了水稻(Oryza sativa)悬浮细胞和原生质体,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、非损伤微测技术(NMT)和X射线光电子能谱(XPS)等植物营养和物理技术相结合的方法对其进行了研究。

  • 研究发现,大多数硅在细胞壁中以壁结合的有机硅化合物的形式积累。在培养基中添加适量的Cd,可使硅富集(+Si)细胞原生质体中总Cd浓度显著低于硅限制(-Si)细胞。原位测定Cd2+和/或Si处理后水稻悬浮细胞和根细胞中Cd2+的细胞流速发现,与Si细胞相比,+Si细胞Cd2+的净内流速率受到显著抑制。此外,+Si细胞壁内的净负电荷(电荷密度)可被测试液中增加的Cd2+浓度所中和。

  • Si和Cd通过[Si-wall模型] Cd共络合在细胞壁中共沉积的机制可以解释Cd2+吸收的抑制,并可能为水稻体内Cd的解毒提供可能的解释。

 

离子/分子流实验处理方法

① 一个月的水稻幼苗,0/1 mM硅酸处理2个月(由固体培养基转至液体培养基后)

② 30 μM CdCl2处理30 min

 

离子/分子流实验结果

为了研究Si对水稻悬浮细胞Cd2+流速的影响,研究用NMT检测了水稻细胞Cd2+净流速。用30 μM Cd2+处理后,在含有/不含有1 mM硅酸培养液中,立刻检测培养2个月的悬浮细胞,净Cd2+内流平均速率为1.39和0.76 pmol cm-2s-1(图1)。

图1. 1mM硅酸处理对水稻悬浮细胞的Cd2+流速的影响。(黑线:-Si+Cd;红线:+Si+Cd)。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

同时,在30 μM Cd2+处理30-60 min后,沿根轴从不同区域(包括根尖和根毛区)(以大约0.2 mm为增量)测量Cd2+流速(图2)。在没有Si处理的情况下,距离根尖0-800 μm位点的响应远大于根毛区(距离根尖2000 μm),即原位测量的Cd2+内流速率约为70 pmol cm-2s-1,大约是根毛区的7倍。相比之下,在Si处理的条件下,没有观察到显著的Cd2+内流,在距离根尖600-800 μm的区域,Cd2+吸收略高(约为20 pmol cm-2s-1)。

图2. 水稻根细胞的Cd2+流速。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

为了了解Si的胞壁结合形式是如何参与Cd解毒的,研究用NMT检测了不同Cd浓度(5、10或30 μM)处理后细胞表面电位的变化(图3)。研究观察到-Si/+Si悬浮培养细胞的细胞壁表面之间存在-0.39 mV的电位差,导致在+Si细胞壁内产生净负电荷。然而,与-Si细胞壁表面相比,随着测试液中Cd浓度的增加,+Si细胞壁表面的电位差(Va-Vs)显著降低,而Ca2+的存在对电位差没有明显的影响,无论细胞壁中是否存在Si。这些结果表明,Si修饰的胞壁基质可能与Cd2+相互作用/螯合(而不是Ca2+),从而阻止Cd2+进一步被细胞吸收。

 

其它实验结果

  • 为了研究Si和Cd吸收后的亚细胞分布,研究从悬浮细胞中培养了原生质体,并分别测定了细胞和原生质体中的总Si和Cd浓度。1.0 mM Si处理后,细胞的Si浓度为108.0 ± 24.0 mg kg-1细胞干重,而没有Si处理时,细胞中硅含量为11.0±5.0 mg kg-1;相比之下,在1.0 mM Si处理/未处理的悬浮细胞的原生质体中,平均Si浓度分别为1.8 ± 1.0和0.7±0.4mg kg-1,表明悬浮细胞中的大部分硅聚集在细胞壁中;在不含Si的培养基中,5、30或60 μM Cd处理后,细胞总Cd浓度分别增加到11.4±0.2、46.9±5.5和101.0±8.0 μg g-1 干重;相比之下,培养基中Si的存在并不胞对Cd的吸收;相比于对照处理,Si处理使得原生质体中的Cd浓度显著降低。

  • 当培养基中Cd浓度较低(5.0 μM)时,未经修饰的细胞壁能够抑制细胞对大部分Cd离子的吸收;然而,当培养基中的Cd浓度升高到60 μM时,无论细胞壁中是否存在Si,原生质体/细胞中的总Cd浓度都没有显著差异,这可能表明,在含有/不含有Si的细胞壁中,Cd的结合和吸收位点达到完全饱和,超出了细胞壁对细胞对Cd吸收的影响能力;此外,在60 μM Cd条件下,Si处理导致细胞的总Cd浓度略高于Si未处理细胞,表明Si未处理的细胞更有可能在高浓度Cd条件下死亡,从而减少Cd进入细胞,或者不含有Si的细胞壁可能失去了防止含有相对较高Cd浓度细胞质的泄露,或两者可能性兼有。

  • 为了了解细胞壁中的硅如何帮助细胞承受重金属的压力,使用XPS研究了细胞壁中形成的含Si成分和结构。在1.0 mM硅酸作用下培养的分离壁和悬浮细胞的Si2p核层XPS谱在101.3±0.1 eV处有明显的峰值;然而,对于水培水稻植株(根中为225-389mg kg-1Si),根部Si2p峰被分解为两个组分,分别为大约101.3 eV和102.1 eV。

 

结论

本研究表明,当悬浮培养的水稻细胞单独暴露于Cd时,它们在细胞壁中带有净负电荷的硅的胞壁结合部分积累了Cd,这可能是Cd的天然配体,将它们牢固地结合在壁基质上。这些结果表明,可能存在一种共络合机制,导致水稻体内Cd的解毒。

 

测试液

0.03 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, 0.1% sucrose, pH5.7

 

文章原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.12494

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:31


JHM厦大郑海雷组:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

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主题:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:10.588

研究使用平台:NMT重金属研究创新平台

标题:Ammonium has stronger Cd detoxification ability than nitrate by reducing Cd influx and increasing Cd fixation in Solanum nigrum L.

作者:厦门大学郑海雷、张露丹

检测离子/分子指标
Cd2+、H+
检测样品

龙葵根(根冠、分生区、伸长区、成熟区、根毛区)、根原生质体

 

中文摘要

镉(Cd)是影响植物生长发育的有害重金属。氮(N)是植物必需的营养元素,适当的N管理可以提高Cd的耐性。本文研究的目的是探索不同形式的氮素对超积累植物龙葵(Solanum nigrum)对Cd毒性的分子和生理响应的影响。本研究采用非损伤微测技术(NMT)、Cd荧光染色、生化方法和实时荧光定量PCR技术,测定了生物量、光合参数和Cd2+流速进行了测定。结果表明,铵态氮(NH4+)比硝态氮(NO3-)具有更强的Cd解毒能力,这可能与以下三个原因有关:(1)NH4+通过调控Cd转运相关基因的转录,减少Cd2+的内流和积累;(2)NH4+的改善作用伴随着Cd在根细胞壁中的保留增加;(3)NH4+上调了SnExp的表达。

 

离子/分子流实验处理方法

2 mM KNO3或1 mM (NH4)2SO4+1 mM K2SO4培养14 d后

①25 μM CdCl2处理幼苗30 min、24 h、5 d

②50 μM CdCl2实时处理幼苗或者预处理40 min

 

离子/分子流实验结果

为了探究NH4+缓解龙葵Cd胁迫的机制,研究用NMT检测了根和根原生质体中的Cd2+净流速(图1)。结果表明,Cd2+内流在距离根尖大于2 mm的位置相对稳定,范围为5-10 pmol cm−2s−1。Cd2+的内流集中在分生区,其次是伸长区和成熟区;此外,在根毛中Cd2+流速较弱,而在根冠没有发现Cd2+流。NH4+处理的根部分生区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理;在伸长区,NH4+和NO3-处理之间的Cd2+内流无显著差异。在Cd处理24 h和5 d后,NH4+处理后的根伸长区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理。为了评估细胞壁对Cd2+流速的影响,作者从根中提取了原生质体。结果表明,NH4+处理的原生质体Cd2+内流速率比硝酸盐处理弱。此外,用50 μM CdCl2瞬时添加或40 min预处理,均可观察到NH4+处理的植株根部分生区较低的Cd2+内流(图2)。这些结果表明,NH4+减少了根分生区和伸长区Cd2+净内流速率。

图1. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

图2. 不同形式氮条件下,50 μM CdCl2处理对龙葵根部Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

为了进一步探究了Cd处理对龙葵根系中H+流速的影响,研究用NMT检测了了根和根原生质体中的H+净流速(图3)。结果表明,在距根尖1 mm处,NH4+处理H+内流显著低于NO3-处理。净H+内流在分生区和伸长区最高,这与Cd2+流量的模式相似。成熟区H+内流较弱,而在根毛或根冠未检测到H+内流。此外,25 μM CdCl2显著抑制了H+内流。NH4+对根部H+的抑制作用显著高于NO3-处理。NH4+处理中原生质体中的H+内流速率弱于NO3-处理。这些结果表明,NH4+减少了龙葵根分生区和伸长区的净H+内流。

图3. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体H+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 在Cd胁迫下植物在NH4+营养比NO3-营养更好地保持生长和光合性能。NO3-处理的地上部分干重显著高于NH4+处理,而两种不同形态氮处理的根干重无显著差异;在Cd胁迫下,NH4+处理的龙葵地上部分干重显著高于NO3-处理;在Cd胁迫下,NO3-处理后幼苗叶片的An和Vc, max显著降低,而NH4+处理后这些参数没有变化;此外,Cd胁迫导致NO3-处理中qP显著降低,qN显著增加;然而,在NH4+处理中,-Cd和+Cd处理之间没有显著变化;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以维持龙葵正常的光合能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能降低龙葵根系对Cd的吸收。NH4+处理的地上部分和根中的Cd含量低于NO3-处理;同样,NH4+处理的根细胞汁液中Cd浓度和Cd2+的转运能力均低于NO3-处理;Cd特异性荧光探针显示,NH4+处理的根尖和根原生质体的荧光强度低于NO3-处理;这些结果表明,NH4+处理比NO3-处理具有更强的根系Cd解毒能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中Cd2+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中H+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能增加根部细胞壁中Cd的固定。NH4+处理的细胞壁Cd积累显著高于NO3-处理,NH4+处理的细胞壁中果胶和HC1(半纤维素组分1)的含量均高于NO3-处理;与细胞壁成分的变化一样,NH4+处理中HC1和果胶中的Cd积累远高于NO3-处理;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以通过提高Cd在龙葵根部细胞壁的固定化来缓解Cd的毒性。
  • 扩张蛋白和Cd转运相关基因在不同形式的氮条件下的表达水平。与NO3-处理相比,NH4+处理的根部SnExp表达上调;Cd胁迫导致NO3-处理地上部分SnExp转录水平显著增加;外源加入Cd后,NO3-处理的SnIRT表达显著高于NH4+处理;NO3-处理下,Cd显著诱导了龙葵根和地上部分SnZRT的表达;此外,NH4+处理根和地上部分中SnHMA的表达量高于NO3-处理;在根部,添加Cd显著诱导了SnHMA的表达,而在NO3-和NH4+处理,SnHMA的表达没有显著差异;Cd添加显著诱导NO3-处理植株SnHMA的表达,而抑制NH4+处理植株SnHMA的表达;在根部,NH4+处理导致SnMTP表达高于NO3-处理;Cd添加后,NO3-处理的根中SnMTP表达增加,而NH4+处理后表达降低;此外,Cd处理对根和地上部分SnNramp表达没有显著影响;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+降低了根部SnIRTSnZRT的表达,以及地上部分SnZRTSnHMA的表达,从而减轻了Cd的毒性。

 

结论

     综上所述,通过光合和生物量测定的生理和分子分析,利用非损伤微测技术、镉荧光染色、生化方法和实时定量PCR,证明了铵根比硝酸根更能提高植株的Cd耐受性。铵根缓解Cd毒性可能归因于以下原因:(1)铵根通过降低Cd转运基因,根部SnIRTSnZRT,地上部分SnZRTSnHMASnMTP转录水平,从而降低Cd吸收和积累;(2)铵根对Cd积累的减少也伴随着根细胞壁中Cd与果胶和半纤维素组分1结合的增加;(3)上调SnExp表达有助于增强铵根条件下Cd耐受性(图4)因此,与硝酸根相比,铵根减轻了超积累诱导的龙葵生长迟缓和光合作用损伤。

图1. 相比于硝酸根,铵根通过减少根中的Cd内流和增加细胞壁中的Cd固定,减轻超积累龙葵Cd毒性的机制示意图。

 

测试液

2 mM KNO3, 25 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 25 μM CdCl2, pH 5.8
2 mM KNO3, 50 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 50 μM CdCl2, pH 5.8
文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421029162?via%3Dihub

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:38


山农生科院:NMT发现Cd胁迫下过表达TaPUB1促根排Cd2+ 为TaPUB1与TaIRT1互作并泛素化抑制小麦吸Cd提供证据

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主题:NMT发现Cd胁迫下过表达TaPUB1促根排Cd2+ 为TaPUB1与TaIRT1互作并泛素化抑制小麦吸Cd提供证据

期刊:Journal of Agriculture and Food Chemistry

影响因子:5.279

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Wheat TaPUB1 Regulates Cd Uptake and Tolerance by Promoting the Degradation of TaIRT1 and TaIAA17

作者:山东农业大学张广强、王玮

检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品

小麦根

 

中文摘要

镉(Cd)在农业土壤中的积累是一个日益严重的问题,因为植物吸收了Cd,抑制了其生长发育。然而,小麦体内镉解毒和积累的分子机制尚不清楚。本研究从小麦中分离到了U-box E3连接酶TaPUB1,并报道了TaPUB1在小麦镉吸收和耐受中的功能特性。在Cd胁迫下,TaPUB1过表达株系的光合速率高于野生型;TaPUB1-RNAi株系的结果相反。此外,TaPUB1过表达株系降低了Cd的吸收和积累,而RNAi植株在Cd处理后Cd积累量显著增加。研究进一步发现,TaPUB1通过三种途径增强了小麦对Cd胁迫的抗性。首先,TaPUB1与TaIRT1相互作用并泛素化,从而抑制Cd的吸收。第二,TaPUB1直接与TaIAA17相互作用并泛素化,促进其降解,通过激活Cd胁迫下的Aux信号通路而导致主根伸长。此外,TaPUB1通过调控Cd胁迫下抗氧化相关基因的表达和抗氧化酶活性来减少ROS的积累。从而揭示了TaPUB1通过调节TaIRT1和TaIAA17蛋白的稳定性来调控Cd吸收和耐受的分子机制。

 

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl2、50 μM MG132(一种特异性的26S蛋白酶体抑制剂)、100 μM CdCl2+50 μM MG132处理12 h。

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术NMT)检测了两周龄转基因和WT株系在CdCl2处理12 h后根部Cd2+流速。在没有CdCl2的情况下,转基因根和WT根系表现出净Cd2+内流。然而,TaPUB1过表达植株的内流速率显著低于WT和RNAi植株。然而,当外源添加MG132时,这些差异趋于相似。进而,CdCl2处理后观察到根部Cd2+外排,而TaPUB1过表达植株的净Cd2+外排速率显著高于RNAi和WT植株。此外,在CdCl2和MG132同时存在,Cd2+外排显著减少,TaPUB1过表达植株净Cd2+外排不再显著(图1)。这些结果表明,TaPUB1可以调控Cd2+的流动性,而TaPUB1的这一功能可能与26S蛋白酶体的蛋白泛素化和降解有关。

图1. Cd胁迫下转基因和野生型小麦根系Cd2+的净流速。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • TaPUB1在小麦中的表达模式及转基因小麦品系的鉴定。
  • TaPUB1增强转基因小麦植株的Cd耐受性。研究检测了转基因小麦和野生型小麦种子萌发情况。在正常条件下,转基因种子和WT种子的发芽率没有差异,Cd胁迫显著抑制了种子萌发,OE植株的存活率显著高于WT植株,而RNAi植株的存活率则相反;在没有Cd胁迫的情况下,TaPUB1转基因株系和WT转基因株系的植株生长无显著差异。然而,在200 μM CdCl2中生长的WT和RNAi植株比OE植株表现出更严重的褪绿现象;特别是,与WT相比,过表达TaPUB1的株系的鲜重和株高均显著增加;Cd胁迫对所有小麦品系的生长均有显著的抑制作用,而RNAi植株的抑制作用大于WT,OE植株的抑制作用小于WT和RNAi植株;此外,OE植株的新重高于WT,而RNAi系的新鲜重量低于WT系;在Cd胁迫下,转基因植株和WT植株的净光合速率(Pn)均显著下降,但OE植株的下降幅度低于RNAi和WT植株;这些结果表明,TaPUB1正向调控转基因小麦对Cd胁迫的耐受性。
  • TaIRT1与TaPUB1的相互作用。数据表明,TaPUB1和TaIRT1之间存在相互作用,并且Prp19结构域是相互作用所必需的;TaPUB1-nLUC和TaIRT1-cLUC在本氏烟叶片中共表达具有较强的LUC活性;pull-down和BiFC技术均证实了TaPUB1和TaIRT1的相互作用。
  • TaPUB1可促进TaIRT1的泛素化和降解。结果表明,TaPUB1通过26S蛋白酶体促进TaIRT1的降解。
  • TaPUB1通过TaIRT1的泛素化来调控Cd的流动和积累。结果表明,TaIRT1对Cd具有较高的转运活性;OE植株根部的细胞死亡低于WT,但RNAi根部的细胞死亡率高于WT;与野生型植株相比,TaPUB1-OE植株Cd积累减少,而RNAi植株Cd积累增加;这些结果表明,过表达TaPUB1降低了细胞损伤和Cd的积累。
  • TaPUB1泛素化TaIAA17并促进其降解。为了验证TaPUB1是否通过TaIAA17调控Cd响应,研究进行了Y2H实验;结果表明,TaPUB1与TaIAA17之间存在相互作用;TaPUB1负调控TaIAA17的蛋白稳定性。
  • TaPUB1可减轻镉胁迫下对根系生长的抑制作用。在正常条件下,OE和WT植株的分生区长度比RNAi植株长;经Cd处理后,RNAi植株根部分生区抑制效果大于WT植株,而OE植株根部伸长对CdCl2处理的敏感性低于WT植株;在根伸长抑制率方面,OE植株均低于WT和RNAi植株;总而言之,TaPUB1缓解了Cd胁迫下对根系生长的抑制。
  • 过表达TaPUB1可减少Cd应激下ROS的积累。TaPUB1可能在Cd胁迫下降低ROS的产生或增加ROS的清除中发挥作用;总之,在Cd胁迫条件下,TaPUB1通过调控相关基因的表达来影响小麦植株的抗氧化能力。

 

结论

     综上所述,TaPUB1对小麦的Cd胁迫耐受性发挥着积极作用。其机制可能包括:(A)TaPUB1通过泛素化TaIRT1蛋白降低小麦根系的Cd吸收;(B)TaPUB1直接与TaIAA17直接相互作用,通过激活Aux信号通路促进其降解,导致主根伸长;(C)过表达TaPUB1,在Cd胁迫下通过调控相关基因的表达,提高抗氧化酶活性,降低ROS水平。

 

测试液

0.1mM CaCl2,0.1mM CdCl2, pH 6.0
0.05 mM MG132, 0.1mM CaCl2, 0.1mM CdCl2, pH 6.0
0.1mM CaCl2,0.05 mM MG132, pH 6.0
文章原文:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08042?ref=pdf

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:51


STOTEN西南科大董发勤:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

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主题:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

期刊:Scienceof the Total Environment

影响因子:7.963

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Unraveling the effects of arbuscular mycorrhizal fungi on cadmium uptake and detoxification mechanisms in perennial ryegrass (Lolium perenne)

作者:西南科技大学董发勤、韩颖,莱里达大学Víctor Resco de Dios、Obey Kudakwashe Zveushe

检测离子/分子指标
Cd2+、Ca2+
检测样品

黑麦草根(非接种植物距根尖600 μm,接种植物距根尖800 μm)

 

中文摘要

镉(Cd)是一种主要的环境污染物,也是环境中毒性最强的金属之一。丛枝菌根真菌(AMF)辅助植物修复可用于去除污染土壤中的Cd,但AMF在Cd积累和耐受中的作用尚不清楚。本研究用两种不同的AMF物种(幼套球囊霉Glomus etunicatum和摩西球囊霉Glomus mosseae)接种在黑麦草(Lolium perenne)上。将有菌根的黑麦草和无菌根的对照组暴露在Cd胁迫下,研究检测了AMF菌根化对Cd吸收和随后的耐受性的影响,以及基本机制。菌根侵染增加了根系对Cd2+的吸收,研究还观察到净Cd2+内流与净Ca2+内流耦合。Ca2+转运通道的失活使非接种根对Cd2+的吸收量较接种根有大幅度降低,说明AMF激活了额外的离子转运通道。因此,与未接种的对照相比,接种的植株在根和地上部都表现出较高的镉积累。然而,AMF接种的植物在Cd条件下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表明尽管AMF接种的植物对Cd的吸收增加,但Cd的毒性仍然较低。研究观察到,接种AMF的植物有利于把Cd分隔在细胞壁和液泡内,根部的超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽浓度比未接种的植物高,从而减少了Cd暴露带来的胁迫。本研究结果揭示了AMF在重金属污染环境中增强黑麦草的修复潜力和机制。

 

离子/分子流实验处理方法

①60 mg kg-1 Cd+no AMF inoculation(60+0), 60 mg kg-1 Cd+G. etunicatum(60+GE),60 mg kg-1 Cd+G. mosseae(60+GM)处理60 d。

②60+0、60+GE、60+GM处理60 d后,20 μM verapamil处理25 min。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术(NMT)分析表明,Cd2+内流在接种根和未接种根的根尖区域不同(图1a)。最大离子流出现在距根尖600(未接种根)和800 μm处(接种根),随后急剧下降。最大Cd流速出现在pH为6时(图1a)。

为了评估测试液中不同浓度的Ca2+是否影响Cd2+的吸收,在测量液中Ca2+浓度分别为0.01、0.1和1 mM的情况下,分别在距根尖600(未接种)和800 μm(接种)处实时测量Cd2+净流速和平均流速。Ca2+浓度对净Cd2+影响显著(图1b),在0.01、0.1和1 mM时,实时净Cd2+流速分别为-0.87±0.3、-1.7±0.1和-0.5±0.3 pmol cm-2 s-1。同样,本研究结果表明,AMF植物的实时Cd2+流速在0.1 mM Ca2+时最高,在1 mM Ca2+时最低(图1b)。

图1. 不同根区、不同测试液Ca2+浓度和不同测试液pH下,黑麦草根部Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。

研究观察到接种根的实时净Cd2+和Ca2+流速明显高于未接种根。更具体地说,在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Cd2+的净流入量和平均内流速率分别比未接种的根大402%和486%(图2a, c)。

在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Ca2+内流速率分别比未接种的根大600%和785%(图2a, c)。用verapamil阻断/失活Ca2+转运体通道可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Cd2+净内流速率和平均速率98%、51%和33%(图2b, d)。

图2. 在黑麦草根尖净Cd2+流速(a, b)和平均净Cd2+流速(c, d)。负值代表Cd2+吸收。

结果还表明,verapamil使钙转运通道失活可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Ca2+净内流速率和平均速率100%、53%和48%(图3b, d)。

图3. 在黑麦草根尖净Ca2+流速(a, b)和平均净Ca2+流速(c, d)。负值代表Ca2+吸收。

 

其他实验结果

  • 与未接种AMF组相比,接种AMF组(60+GE和 60+GM)根和地上部分Cd含量均增加。
  • Cd胁迫下,非接种植物根系Ca浓度下降,地上部分Ca浓度保持恒定;在Cd胁迫下,AMF植株地上部分和根部Ca含量显著高于未胁迫植株。
  • 对照处理(35 cm)的地上部分长度在Cd胁迫下(24 cm,0+60)下降,但在接种AMF后(37 cm,60+GE和60+GM)恢复到与对照相似的长度。在根长、地上部分和根系生物量方面也观察到类似的变化。
  • 与对照相比,接种幼套球囊霉和摩西球囊霉后,总叶绿素浓度显著增加,随着Cd胁迫的加剧,总叶绿素浓度显著下降。接种与胁迫的交互作用使Cd胁迫植株叶绿素总浓度随着AMFs的存在而恢复到对照水平。
  • 0+GE和0+GM的类胡萝卜素浓度显著高于接种对照。Cd胁迫显著降低了类胡萝卜素浓度,接种AMF部分抵消了这种下降。
  • 0+GE和0+GM处理的光合速率显著增加。未观察到Cd胁迫诱导的光合速率显著下降。
  • 与未接种的植株相比,60+GE和60+GM植株的气孔导度显著增加。在Cd胁迫下接种植株的气孔导度与无Cd胁迫下接种植株的气孔导度没有差异。
  • AMF植株根细胞壁Cd浓度显著高于其他亚细胞组分。
  • 与0+0和60+0处理植株相比,60+GE和60+GM处理植株的根系Fs(可溶部分)值显著提高。此外,Cd胁迫下接种植株的平均地上部Fs百分比值(60+GE和60+GM)显著高于未接种处理。
  • AMF植株Fcw(细胞壁)和Fs中Cd含量的相对增加是以细胞器Cd含量的相对增加为代价的,降低了81%。在4个亚细胞组分中,接种植株地上部Fcw中Cd浓度相对于未接种植株下降最为显著,其次是Fco(细胞器)。
  • Cd胁迫与AMF接种的交互作用显著影响了不同Cd化学形态在根和地上部分的分布。
  • 根中的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+0处理,地上部分的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+GE和0+GM;根中的SOD浓度60+GE>60+0>0+0处理,地上部分的SOD浓度60+0>60+GE和60+GM处理;根中的POD浓度60+0>60+GE>60+GM处理,地上部分的POD浓度60+0>60+GE和60+GM处理。
  • 黑麦草根和地上部分中的总GSH水平受AMF接种和Cd胁迫之间的交互作用影响明显。在Cd胁迫下,接种植物的平均GSH水平>60+0>0+0处理。

 

结论

     研究发现,Cd和Ca通过根系吸收呈竞争关系。如果Ca2+通道被阻断,非菌根植物的Cd内流受到明显抑制,而菌根植物的Cd内流受影响较小,说明AMF为根系吸收Cd提供了额外的运输通道。AMF植株在根部和地上部的Cd积累量均高于非AMF对照植物。然而,AMF植物在Cd胁迫下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表现出更低的Cd中毒症状。这可能是因为AMF植株在细胞区室(细胞壁和可溶性部分)中分离出更多的Cd,在根和地上部积累更少的MDA,表达更高的SOD和GSH活性,转化更少的Cd在根和地上部的生物有效性。

 

测试液

0.01/0.1/1 mM CaCl2, 0.1 mM Cd2+, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

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

 

文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721042959?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:56


JHM南农崔瑾:NMT发现氢气提升Zn抑制植物吸Cd速率 为氢气调节锌/铁转运蛋白的离子吸收偏好→降低镉积累提供证据

基本信息

主题:NMT发现氢气提升Zn抑制植物吸Cd速率 为氢气调节锌/铁转运蛋白的离子吸收偏好→降低镉积累提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:IRT1 and ZIP2 were involved in exogenous hydrogen-rich water-reduced cadmium accumulation in Brassica chinensis and Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学崔瑾、吴雪

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

① 小白菜根伸长区(距根尖600 μm根表上的点)和成熟区(距根尖1600 μm根表上的点)

② 拟南芥根伸长区(距根尖200 μm根表上的点)和成熟区(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要

通过Cd(镉)浓度,Cd2+荧光染色,NMT(非损伤微测技术)对Cd吸收进行分析,结果表明,HRW(hydrogen-rich water,富氢水)在降低小白菜幼苗根部对Cd的吸收方面具有显著的积极作用。BcIRT1(铁调节转运蛋白1)和BcZIP2(锌调节转运蛋白2)是小白菜中主要的Cd转运蛋白,但它们在HRW减少Cd吸收过程中的作用仍然未知。本研究验证了IRT1ZIP2在白菜和拟南芥中HRW减少Cd吸收中的功能。在拟南芥中的异源和同源表达表明,HRW显著降低了野生型(Col-0)和转基因拟南芥IRT1ZIP2中的Cd含量,但irt1zip2突变体除外。NMT检测表明,HRW不仅降低了Cd2+在WT和转基因株系根部的内流,而且增强了Zn和Cd之间的竞争。综合来看,HRW诱导的植物Cd积累减少可能是通过抑制BcIRT1BcZIP2的表达,影响BcIRT1BcZIP2对离子吸收的偏好性导致的。

 

离子/分子流实验处理方法

预处理

① 2日龄小白菜幼苗在0、50% HRW中处理1 d

② 15-17日龄拟南芥幼苗在0、50% HRW中处理1 d

实时处理

6.25 μM/L FeSO4 或7.5 μM/L ZnSO4实时处理10日龄拟南芥幼苗

 

离子/分子流实验结果

HRW预处理使小白菜根伸长区和成熟区Cd2+流速分别降低了21.01%和31.97%(图1)。

图1. 50 μM Cd处理下HRW预处理对小白菜根部伸长区(A, C, E)和成熟区(B, D, F)Cd2+流速的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

研究发现,除irt1-和zip2-突变体外,HRW预处理显著降低了拟南芥根伸长区Cd2+内流(图2)。HRW使WT和IRT1-和ZIP2-转基因拟南芥(图2G, H)的Cd2+平均内流速率从30.34 %显著降低到34.91 %。
图2. 50 μM Cd处理下HRW预处理对转基因拟南芥根伸长区Cd2+流速的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。
为了阐明Cd与Fe或Zn的相互关系,使用NMT技术对实时Fe2+或Zn2+处理下拟南芥根(距根尖200 μm)Cd2+流速进行了检测。无论有无HRW预处理,Fe2+的加入都急剧减少了Cd2+的内流,这可能是由于它们在根系吸收离子过程中的相互竞争所致(图3A)。在ZIP2型株系中,Zn2+显著减少了Cd2+的内流(图3B)。此外,进一步分析了由于添加铁或锌引起的Cd2+流速的降低率。结果表明,HRW预处理不会影响Cd2+和Fe2+之间的竞争关系(图3C)。但添加Zn2+时,37 %的HRW预处理显著降低了Cd2+流速(图3D)。这表明HRW处理后,更多的Zn2+被转运蛋白吸收,从而降低了对Cd2+的吸收。
图3. 实时Fe2+或Zn2+处理对有无HRW预处理的拟南芥根系Cd2+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

  • HRW缓解了50 μM Cd胁迫对白菜生长的抑制作用。

  • HRW抑制了白菜对Cd的吸收能力,最终导致Cd积累量降低。

  • HRW抑制BcIRT1BcZIP2的转录水平。

  • HRW缓解了Cd对转基因拟南芥的毒性。

  • HRW降低了转基因拟南芥的Cd积累。

  • HRW降低转基因植物铁的浓度、提高锌的浓度。

结论

本研究为阐明HRW降低白菜Cd积累的分子机制提供了新的见解。HRW能够降低参与Cd吸收的BcIRT1BcZIP2的转录水平。此外,HRW还可影响Cd暴露下白菜和拟南芥中Fe和Zn的积累,改变Zn和Cd之间的竞争力。虽然HRW直接通过何种途径调控BcIRT1BcZIP2尚不清楚,但本研究证实了BcIRT1BcZIP2在HRW抑制Cd积累中的作用,这对阐明HRW在植物胁迫应答中的生理功能具有指导意义。

 

测试液

50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

崔瑾教授前期NMT成果:

南农PP:NMT主导钙依赖的活性氧信号介导富氢水促根系拒镉的研究| NMT活性氧创新科研平台

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

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

 

文章原文

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124599

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 10:05


JHM北林陈少良:NMT为鉴定Cd污染修复候选基因PeANN1 探究其促杨树根吸Cd机制提供主要证据

基本信息

主题:NMT为鉴定Cd污染修复候选基因PeANN1 探究其促杨树根吸Cd机制提供主要证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者:北京林业大学陈少良、张一南

 

检测离子/分子指标

Cd2+、Ca2+

 

检测样品

拟南芥(WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2)根分生区(距根尖200 μm根表上的点)

 

中文摘要

植物修复技术为重金属(heavy metal, HM)污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉(Cd)敏感型胡杨为材料,鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl2(50-100 μM)处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 PeANN1)的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1(AtANN1)同源,并且主要定位于质膜(PM)和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比,PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫(10 d, 50 μM)后植物的存活率和根长下降更为明显,这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激(30 min,50 μM)和短期胁迫(12 h,50 μM)下表现出增强的Cd2+内流传导。值得注意的是,PeANN1促进的Cd2+内流被钙渗透通道(CaPC)抑制剂(GdCl3)显著抑制,但被1 mM H2O2促进,表明Cd2+通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此,PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

 

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗,

① 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h

② 用50 μМ CdCl2实时处理

③ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,然后用1.0 mM H2O2实时处理

④ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,之后在50 μM CdCl2存在下,用500 μM GdCl3对CdCl2处理的植物再进行30 min的预处理

 

离子/分子流实验结果
稳态Cd2+流速结果表明,短期(ST)CdCl2(50 μМ, 12 h)处理会导致所有测试根中明显的Cd2+内流(图1)。PeANN1转基因株系根的Cd2+流速率显著高于WT和Atann1(图1)。在存在Cd2+的情况下,典型的钙通道抑制剂GdCl3明显抑制了所有测试株系中Cd2+的内流(图1)。药理学结果表明,Cd2+的内流在一定程度上是由PM中的CaPCs介导的。
图1.CdCl2和GdCl3对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+稳态流速的影响。负值代表离子吸收。

在过表达PeANN1的拟南芥中还检测了CdCl2引起的Cd2+实时流速。在所有测试株系中,镉实时胁迫(50 μМ CdCl2)会引起短暂的Cd2+内流(图2A)。PeANN1-OE1(133.7 pmol cm-2s-1)和PeANN1-OE2(126.9 pmol cm-2s-1)的Cd2+内流峰值显著高于WT(83.6 pmol cm-2s-1)和Atann1(54.4 pmol cm-2s-1, 图2B)。

图2. CdCl2对拟南芥根中Cd2+实时流速的影响。负值代表离子吸收。

实时流速结果表明,在H2O2处理(1.0 mM)后,所有根中Cd2+和Ca2+的内流速率明显增加,但随着H2O2的处理时间延长,Cd2+和Ca2+的内流速率逐渐降低(图3A, B)。然而,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd2+和Ca2+的内流速率的峰值明显高于WT和Atann1根的内流速率(图3C, D)。这些结果表明,H2O2能促进PeANN1转基因植株根中Cd2+和Ca2+的传导。

图3. H2O2对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+或Ca2+实时流速的影响。负值代表离子吸收。

其他实验结果

  • 实时定量PCR分析显示,CdCl2处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。

  • PeANN1的cDNA全长序列为951bp,编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。

  • 系统发育分析表明,PeANN1与Gossypium barbaenseLavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

  • PeANN1-GFP主要位于细胞质区域,与质膜(PM)标记FM4-64和内质网(ER)标记ER-CFP共定位,表明PeANN1可能在ER中产生,并通过分泌途径进入PM。

  • 在无镉条件下,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而,WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl2处理10 d后有所下降。与WT相比,PeANN1-转基因株系对CdCl2的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl2胁迫后,根系生长减少较少,存活率没有下降。

  • CdCl2胁迫后,细胞Cd2+浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd2+荧光强度。

结论

过表达PeANN1可以增强转基因拟南芥对Cd2+的富集。本研究建立了一个示意图模型,说明了PeANN1促进了Cd在转基因植物中的富集。如图4所示,据推测,PeANN1通过以下方式促进Cd的富集:(i)调节钙渗透通道的运输,(ii)插入膜中破坏膜双层的稳定性或作为ROS激活的钙渗透通道。通道电导率以及对钙和镉的选择性需要通过使用平面脂双层和膜片钳的电生理学检测来进一步了解。尽管镉的电导特性需要进一步研究,但根据本研究的实验结果,建议转化PeANN1基因以改善植物的修复作用。

图4.镉胁迫下PeANN1-促进转基因拟南芥Cd2+富集的示意图模型

 

测试液

Cd2+:0.05 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, pH 5.7

Ca2+:0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, pH 5.7

 

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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420320537

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 10:21


南农沈文飚:NMT发现盐胁迫下氩气促根排Na+抑制排K+ 为氩气通过重建离子平衡促苜蓿耐盐提供核心证据

基本信息

主题:南农沈文飚:NMT发现盐胁迫下氩气促根排Na+抑制排K+ 为氩气通过重建离子平衡促苜蓿耐盐提供核心证据

期刊:ANTIOXIDANTS

影响因子:6.313

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:A New Discovery of Argon Functioning in Plants: Regulation of Salinity Tolerance

作者:南京农业大学沈文飚、王军

 

检测离子/分子指标

Na+、K+流速

 

检测样品

苜蓿根(成熟区)

 

中文摘要

氩是一种非极性分子,容易扩散到组织深处,并与较大的蛋白质、蛋白腔、受体相互作用。氩的一些生物效应,特别是它作为抗氧化剂的活性,已在动物身上被揭示。然而,氩是否以及如何影响植物生理仍不清楚。在此,我们提供了首篇关于氩气能够使植物应对盐毒。为了方便应用,将氩气溶解于水中制成富氩气水(ARW),研究氩气在盐胁迫下苜蓿种子萌发和幼苗生长表型中的作用。生化指标显示,添加ARW后,NaCl降低的α/β-淀粉酶活性被消除。qPCR实验证实,ARW增加了NHX1 (Na+/H+反向转运体)转录本,降低了SKOR(负责K+的根-茎转位)mRNA丰度,后者可以解释K+净外排较低和K积累较高的原因。非损伤微测技术的后续结果表明,氩增强了净Na+流出,减少了Na+积累,从而降低了Na+/K+比值。组织化学染色和激光共聚焦分析证实,ARW可损害NaCl触发的氧化还原失衡和氧化应激,并检测到抗氧化防御增强。结合温室盆栽试验,上述结果清楚地表明,氩气可以通过重建离子和氧化还原稳态使植物应对盐毒。据我们所知,这是第一篇阐述氩气在植物生理学中作用的报告,这些发现可能会为植物界氩气生物学的研究打开一个新的窗口。

 

离子/分子流实验处理方法

3日龄苜蓿幼苗100 mM NaCl处理3天

 

离子/分子流实验结果

为了进一步阐明氩气缓解苜蓿盐害的分子机制,我们采用了非损伤微测技术(NMT)检测了盐胁迫下,苜蓿根成熟区的排Na+速率、排K+速率。如图1所示,NaCl胁迫引起的苜蓿幼苗根部Na+净流出被氩气强化。在相同条件下,氩气消除了盐度引起的K+净外排增加,有助于在根组织中保留更多的K+。即氩气促进盐胁迫下苜蓿根更多地排Na+,更少地丢K+,有效地调节了苜蓿体内的离子平衡。

图1.盐胁迫下,氩气对苜蓿根排Na+、K+速率的影响。

 

其他实验结果

  • 氩气能改善种子萌发和生长抑制

  • 氩气重建离子稳态

  • 氩气降低了NaCl胁迫引起的氧化损伤

  • 盆栽实验再次证实了氩气在盐耐受性调节中的作用

 

结论

综上所述,本研究结果表明,在种子萌发和幼苗生长阶段,氩气对植物耐盐性具有积极作用。盐胁迫的分子机制可以用植物耐盐能力的两个重要方面——离子和氧化还原平衡的重建来解释。据我们所知,这是第一次报道氩气在植物生理中的功能作用,这些发现可能会为植物界氩气生物学的研究打开一个新的窗口。此外,本研究将有助于氩气在农业上的应用。氩气,作为一种非极性分子,很容易渗透到组织中,然后它可能与两亲蛋白质相互作用。因此,氩气与蛋白质之间可能存在一些直接的相互作用,这可能是未来阐明氩气的生物学效应的一个关键点。此外,还应考虑氩气信号转导途径,以及与其他众所周知的气体传感器的串扰。

 

测试液

1) Na+外排实验

0.1/1 mM K+, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM MES, pH 6.0

2) K+外排实验

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 100 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

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

 

文章原文:

https://doi.org/10.3390/antiox11061168

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 11:49


贵大、贵师:NMT发现WRKY70促拟南芥吸Cd2+ 为发现TaWRKY70与TaCAT5启动子结合参与响应重金属胁迫奠定基础

本信息
主题:NMT发现WRKY70促拟南芥吸Cd2+ 为发现TaWRKY70与TaCAT5启动子结合参与响应重金属胁迫奠定基础

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:TaWRKY70 positively regulates TaCAT5 enhanced Cd tolerance in transgenic Arabidopsis

作者:贵州大学任明见、贵州师范大学杜旭烨、Zhenzhen Jia、李木子

检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品

拟南芥根分生区

 

中文摘要

WRKY转录因子(TFs)参与了植物对多种生物和非生物胁迫的响应;然而,WRKY TFs在小麦响应Cd胁迫中的调控作用仍然未知。本文研究了小麦TaWRKY70 TF在Cd胁迫下的机制。在拟南芥中表达TaWRKY70来进行功能分析。TaWRKY70通过Cd在根中积累而不是在叶片中积累来调节Cd耐受性。表达TaWRKY70后,拟南芥根系的Cd2+内流速率减少。定量实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,Cd胁迫下,heavy metal ATPase (AtHMA3)、natural resistance-associatedmacrophage protein (AtNRAMP5)、 yellow stripe1-like (AtYSL3)、和iron transport protein (AtIRT1)的表达水平降低。转基因拟南芥的电解质渗漏率、丙二醛和过氧化氢含量均低于野生型,而抗氧化酶活性则高于野生型。电泳迁移率变化实验(EMSA)、酵母单杂实验(Y1H)和瞬时反式激活实验证明TaWRKY70可以直接结合到TaCAT5启动子上。本研究的发现为WRKY TFs参与重金属胁迫响应的提供了新的理解。

 

离子/分子流实验处理方法

20μM CdCl2处理8 h。

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)检测了拟南芥根部的Cd2+净流速(图1)。转基因拟南芥根部的Cd2+净内流速率高于WT的。结果表明,TaWRKY70促进了转基因拟南芥对Cd的吸收。

图1.WT和转基因拟南芥根部的Cd2+内流速率。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • TaWRKY70-GFP荧光信号仅在细胞核中瞬时表达,表明TaWRKY70为核蛋白。
  • 利用qRT-PCR分析Cd胁迫下小麦根和地上部分中TaWRKY70的表达。结果表明,TaWRKY70在小麦根和地上部组织中均受Cd胁迫高度诱导。
  • 在表达DNA顺式作用元件W-box和TaWRKY70的拟南芥中,GUS染色和活性下降,表与只表达W-box的拟南芥相比,TaWRKY70与W-box基序特异结合。
  • TaWRKY70增加了酵母的Cd富集能力。
  • Western blot分析表明,TaWRKY70在只转基因植株中表达;在Cd处理下,WT株系的发芽率、初生根长、生物量小于TaWRKY70转基因植株;这些结果表明,TaWRKY70参与了拟南芥对Cd胁迫的响应,增强了拟南芥对Cd的耐受性。
  • Cd胁迫下,转基因拟南芥根部的电解质渗漏、叶片的H2O2和O2-浓度明显低于WT,CAT活性明显高于WT。这些结果表明,TaWRKY70的表达改善了拟南芥的ROS清除系统,赋予其对Cd胁迫的抗性。
  • 用荧光探针检测Cd2+在拟南芥根和叶的分布,发现转基因株系根部组织中的荧光强度比WT的强。然而,转基因株系叶片的荧光强度比WT弱。
  • 转基因拟南芥的根组织Cd含量高于WT,而地上部组织Cd含量低于WT。
  • 在转基因拟南芥中,作为Cd转运体的AtNRAMP5AtHMA3AtYSL3、和AtIRT1基因被30 μM的Cd诱导表达,但这些基因在转基因植物中的表达水平明显低于WT。结果表明,TaWRKY70通过抑制转运体基因的表达与Cd的稳态有关。
  • TaWRKY70通过与TaCAT5启动子的W-box基序相互作用来激活TaCAT5的表达。

 

结论

      总之,小麦TaWRKY70在拟南芥中的表达降低了拟南芥的Cd转移系数,降低了拟南芥的Cd耐受性。此外,研究确定TaWRKY70是通过调节TaCAT5的表达来应对Cd胁迫的。总的来说,这项研究为进一步确定TaCAT5的功能和Cd响应机制提供了重要发现。

 

测试液

0.02 mM CdCl2, 0.01 mM CaCl2, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·重金属研究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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221002215?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:12


【成果回顾】JHM南农崔瑾:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物吸Cd的效果 为探究富氢水降低植物Cd积累的机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物吸Cd的效果 为探究富氢水降低植物Cd积累的机制提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:IRT1 and ZIP2 were involved in exogenous hydrogen-rich water-reduced cadmium accumulation in Brassica chinensis and Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学崔瑾、吴雪

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

① 小白菜根伸长区(距根尖600 μm根表上的点)和成熟区(距根尖1600 μm根表上的点)

② 拟南芥根伸长区(距根尖200 μm根表上的点)和成熟区(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

通过镉(Cd)浓度,Cd2+荧光染色,非损伤微测技术(NMT)对Cd吸收进行分析,结果表明,HRW(hydrogen-rich water,富氢水)在降低小白菜幼苗根部对Cd的吸收方面具有显著的积极作用。BcIRT1(铁调节转运蛋白1)和BcZIP2(锌调节转运蛋白2)是小白菜中主要的Cd转运蛋白,但它们在HRW减少Cd吸收过程中的作用仍然未知。本研究验证了IRT1ZIP2在白菜和拟南芥中HRW减少Cd吸收中的功能。在拟南芥中的异源和同源表达表明,HRW显著降低了野生型(Col-0)和转基因拟南芥IRT1ZIP2中的Cd含量,但irt1zip2突变体除外。NMT检测表明,HRW不仅降低了Cd2+在WT和转基因株系根部的内流,而且增强了Zn和Cd之间的竞争。综合来看,HRW诱导的植物Cd积累减少可能是通过抑制BcIRT1BcZIP2的表达,影响BcIRT1BcZIP2对离子吸收的偏好性导致的。

 

离子/分子流实验处理方法

预处理

① 2日龄小白菜幼苗在0、50% HRW中处理1 d

② 15-17日龄拟南芥幼苗在0、50% HRW中处理1 d

实时处理

6.25 μM/L FeSO4 或7.5 μM/L ZnSO4实时处理10日龄拟南芥幼苗

 

离子/分子流实验结果

HRW预处理使小白菜根伸长区和成熟区Cd2+流速分别降低了21.01%和31.97%(图1)。

图1. 50 μM Cd处理下HRW预处理对小白菜根部伸长区(A, C, E)和成熟区(B, D, F)Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

研究发现,除irt1-和zip2-突变体外,HRW预处理显著降低了拟南芥根伸长区Cd2+内流(图2)。HRW使WT和IRT1-和ZIP2-转基因拟南芥(图2G, H)的Cd2+平均内流速率从30.34 %显著降低到34.91 %。

图2. 50 μM Cd处理下HRW预处理对转基因拟南芥根伸长区Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

为了阐明Cd与Fe或Zn的相互关系,使用NMT技术对实时Fe2+或Zn2+处理下拟南芥根(距根尖200 μm)Cd2+流速进行了检测。无论有无HRW预处理,Fe2+的加入都急剧减少了Cd2+的内流,这可能是由于它们在根系吸收离子过程中的相互竞争所致(图3A)。在ZIP2型株系中,Zn2+显著减少了Cd2+的内流(图3B)。此外,进一步分析了由于添加铁或锌引起的Cd2+流速的降低率。结果表明,HRW预处理不会影响Cd2+和Fe2+之间的竞争关系(图3C)。但添加Zn2+时,37 %的HRW预处理显著降低了Cd2+流速(图3D)。这表明HRW处理后,更多的Zn2+被转运蛋白吸收,从而降低了对Cd2+的吸收。

图3. 实时Fe2+或Zn2+处理对有无HRW预处理的拟南芥根系Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

 

其他实验结果

  • HRW缓解了50 μM Cd胁迫对白菜生长的抑制作用。

  • HRW抑制了白菜对Cd的吸收能力,最终导致Cd积累量降低。

  • HRW抑制BcIRT1BcZIP2的转录水平。

  • HRW缓解了Cd对转基因拟南芥的毒性。

  • HRW降低了转基因拟南芥的Cd积累。

  • HRW降低转基因植物铁的浓度、提高锌的浓度。

 

结论

本研究为阐明HRW降低白菜Cd积累的分子机制提供了新的见解。HRW能够降低参与Cd吸收的BcIRT1BcZIP2的转录水平。此外,HRW还可影响Cd暴露下白菜和拟南芥中Fe和Zn的积累,改变Zn和Cd之间的竞争力。虽然HRW直接通过何种途径调控BcIRT1BcZIP2尚不清楚,但本研究证实了BcIRT1BcZIP2在HRW抑制Cd积累中的作用,这对阐明HRW在植物胁迫应答中的生理功能具有指导意义。

 

测试液

50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

崔瑾教授前期NMT成果:

南农PP:NMT主导钙依赖的活性氧信号介导富氢水促根系拒镉的研究| NMT活性氧创新科研平台

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

NMT实验标准化方案

·重金属研究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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420325899

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:28


EEB山农杨兴洪:NMT发现甜菜碱促烟草保K+吸H+排Cd2+ 为探究其提升烟草Cd耐受机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现甜菜碱促烟草保K+吸H+排Cd2+ 为探究其提升烟草Cd耐受机制提供证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Genetic engineering of glycinebetaine synthesis enhances cadmium tolerance in BADH-transgenic tobacco plants via reducing cadmium uptake and alleviating cadmium stress damage

作者:山东农业大学杨兴洪、刘洋、李重阳、张天鹏、Pengwen Feng

 

检测离子/分子指标

Cd2+、H+、K+

 

检测样品

野生型和BADH转基因烟草植株根、地上部分和根的连接处

 

中文摘要

镉(Cd)是一种对植物有毒的非必要元素,其在植物体内的积累可通过食物链影响人体健康。甜菜碱(GB)是植物抵御非生物胁迫的有效渗透调节物质,在各种逆境发挥重要作用。为了研究内源性GB在体内的积累是否能增强对镉的耐受性,研究使用甜菜碱醛脱氢酶(BADH)转基因烟草植物来探索GB在镉胁迫条件下的重要作用。结果表明,烟草暴露在镉胁迫下导致生长抑制和生物量降低,光合作用降低,必需矿物质吸收减少,氧化应激增加。然而,转基因烟草中GB的积累显著提高了对Cd的耐受性,表现为生长抑制减弱、光合速率提高和活性氧积累减少。GB可以调节Cd的吸收和转运,从而降低Cd的积累。此外,GB还减少了Cd胁迫下K+的外排,并调节离子转运基因以维持元素平衡。本研究结果提出了GB在提高转基因植物的Cd胁迫耐受性方面的新作用,建议GB作为缓解其他作物Cd毒性的潜在候选物。

 

离子/分子流实验处理

3周龄烟草幼苗0.5 mM CdCl2处理24 h

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术(NMT)测试了植物生长初期根尖中的Cd2+流速。BADH转基因株系中Cd2+的内流少于未经Cd处理的WT株系。0.5 mM CdCl2处理后,WT株系Cd2+外排,平均值为131.81 pmol cm-2s-1BADH转基因株系Cd2+外排增强,平均值为188.60 pmol cm-2s-1(图1A, B)。结果表明,转基因植株比野生型植株具有更大的净Cd2+流速范围。为了研究Cd对其他离子流速的影响,研究检测了有无0.5 mM Cd处理下的烟草植物中净H+和K+流速的变化。在无Cd处理下,转基因植株和WT株系的净H+流速差异不大。然而,在0.5 mM CdCl2处理下,H+内流显著增加,且这种增加在转基因植株中更为明显(图1C, D)。在Cd胁迫下,BADH转基因株系和WT株系的K+流速曲线有明显的差异,K+的平均流速由内流变为外排,且WT株系中Cd胁迫诱导的K+外排速率大于转基因株系(图1E, F)。这些结果表明GB在Cd诱导下减少了K+外排,增强了Cd胁迫下烟草根部的H+内流。

为了进一步探讨其在GB影响Cd2+流速中的作用,研究分析了抑制剂对BADH-转基因植株和WT的Cd2+流速的影响。使用可以抑制质膜(PM)H+-ATPase的NaVO4处理烟草。垂直培养10 d后,用NMT检测地上部分和根的连接处。在含有Cd2+的测试溶液中,BADH-转基因株系的Cd2+流入明显更强(图1G)。当加入抑制剂时,BADH-转基因系的Cd2+吸收明显减少(图1H)。这些结果表明,GB通过PM H+-ATPase影响Cd2+的吸收。

图1. 镉胁迫下不同离子流速的变化。正值代表Cd2+、H+、K+外排,负值代表Cd2+、H+、K+吸收。

 

其他实验结果

  • 在Cd胁迫下,转基因植株中积累GB可促进植株的生长和根系发育。

  • 在Cd胁迫下,转基因烟草植株中GB的积累保护叶绿体色素,维持较高的光合速率。

  • 转基因烟草植株中GB的积累缓解了Cd胁迫诱导的PSII和PSI光抑制。

  • 在Cd胁迫条件下,GB通过调节抗氧化酶防御系统减少ROS的积累。

  • GB降低Cd积累,维持Cd胁迫下转基因植株的营养元素平衡。

  • GB可能参与调节一些与Cd吸收和转运相关基因的表达。

 

结论

在图2中提出了一个精确的机制假设。将甜菜碱醛脱氢酶BADH基因导入烟草体内积累GB,导致烟草对Cd胁迫的耐受性增强。转基因植物抗Cd毒性的最基本机制是由于GB在Cd胁迫下降低转基因植物中Cd积累的作用。这在一定程度上与GB调控Cd吸收、转运基因和PM H+-ATPase的调控有关,从而减轻Cd对转基因植株的毒害,维持离子平衡。此外,GB能够增强较高的抗氧化酶活性以清除更多的Cd诱导产生的ROS,从而保护光系统I和II免受Cd胁迫造成的损伤,有助于维持较高的光合速率,从而使转BADH基因烟草植株更好的生长发育。因此,GB可作为缓解其他作物镉毒害的潜在候选物质。

图2. 甜菜碱调控植物镉耐受性的潜在机制模型。

 

测试液

0.5 mM CdCl2, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·重金属研究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://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S009884722100232X?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:33


EES深大:NMT发现圆形硅藻实时镉吸附能力强于梭形、三叉形硅藻

基本信息

主题:NMT发现圆形硅藻实时镉吸附能力强于梭形、三叉形硅藻

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:4.872

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:How marine diatoms cope with metal challenge: Insights from the morphotype-dependent metal tolerance in Phaeodactylum tricornutum

作者:深圳大学潘科、马捷

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

海洋硅藻细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋硅藻对金属的耐受性因其对随机环境的长期适应而因形态类型、品系和物种而异。这种高度可变特性的机制仍然是生态毒理学关注的问题。在这项研究中,我们使用了一些尖端技术,包括非损伤微测技术(NMT)、原子力显微镜和X射线光电子能谱技术来研究三种形态类型的三角褐指藻对镉(Cd)的积累和耐受性。亚细胞镉分布,金属转运蛋白表达,谷胱甘肽和植物螯合素活性也进行了分析,以表征形态依赖的镉稳态和解毒。我们发现卵形形态比其他形态积累了更多的Cd,但也比其他形态更耐Cd。Cd与卵形细胞表面结合力较强的原因是其球形较小,细胞表面较粗糙,表面电位较低。此外,卵形对镉离子的渗透性较差,并且含有较高的植物螯合素和谷胱甘肽水平,这解释了其较高的金属耐受性。我们的研究为硅藻适应不断变化的环境提供了新的解释,这可能有助于其进化的成功。

 

离子/分子流实验处理方法

8.9 μM CdCl2 处理10 min

 

离子/分子流实验结果

3种形态的硅藻细胞表面实时净Cd2+流速如图1所示。加入CdCl2(8.9 μM)后,检测到Cd2+内流。而卵圆形细胞Cd2+净内流速率(-0.91~-1.79 pmol cm-2s-1)显著高于梭形细胞(-0.36~-1.07 pmol cm-2s-1)和三叉形细胞(-0.2~-0.97 pmol cm-2s-1),表明卵圆形细胞对Cd的吸附能力强于其他形态的细胞。

图1.卵圆形(O)、梭形(F)和三叉形(T)海洋硅藻细胞表面的Cd2+流速

 

 

其他实验结果

  • 毒性试验结果表明,卵圆形海洋硅藻细胞比其他两种形态对镉的耐受性更强。

  • 在卵圆形海洋硅藻细胞中,只有10%的Cd分布在细胞质和细胞器中,而在梭形细胞中则有34%。

  • 卵圆形细胞的粗糙度、DMT模量明显高于梭形和三叉形细胞。三种细胞形态之间的附着力并无显著差异。

  • 镉处理处理后,卵圆形海洋硅藻细胞表面电势更低。

  • 卵圆形海洋硅藻细胞的细胞壁成分与其他形态细胞的细胞壁之间最明显的差异是硅形态的差异。

  • 镉处理后,所有靶向基因在硅藻细胞中的表达均上调。

  • 镉处理会增加所有形态海洋硅藻细胞的谷胱甘肽(glutathione,GSH)和植物螯合肽(phytochelatin,PC)水平。

 

结论

本研究表明,卵圆形海洋硅藻比梭形和三叉形海洋硅藻具有更强的镉结合能力和金属耐受性。因为卵圆形海洋硅藻较小的球状形态和较粗糙、带负电的细胞表面,Cd与其有的较大表面结合。不同形状的海洋硅藻细胞壁化学成分的差异决定了其表面电位依赖于细胞形态差异。与梭形和三叉形海洋硅藻相比,卵圆形海洋硅藻的细胞壁对Cd2+的渗透性较差,并且含有较高水平的PC和GSH,说明其具有较强的金属耐受性。P型ATPase、ATPase5-1B、CzcD和VIT蛋白在海洋硅藻Cd稳态中发挥重要作用。

测试液

 8.9 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.1% sucrose, pH 8.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111715

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:38


PCE:NMT发现外生​菌根可促灰杨吸Cd2+提升Cd2+​耐受能力

基本信息

主题:NMT发现外生菌根可促灰杨吸Cd2+提升Cd2+耐受能力

期刊:Plant Cell and Environment

影响因子:6.362

研究使用平台:NMT植物-微生物互作创新平台

标题:Ectomycorrhizas with Paxillus involutus enhance cadmium uptake and tolerance in Populus × canescens

作者:西北农林科技大学罗志斌(现中国林科院林业研究所)、马永禄

 

检测离子/分子指标

Cd2+,H+

 

检测样品

灰杨根

 

中文摘要(谷歌机翻)

外生菌根(EMs)是树根和某些真菌之间形成的共生器官,可以介导寄主植物对镉(Cd)的耐受性,但其潜在的生理和分子机制尚不完全清楚。为了研究木本植物中EMs介导的对Cd的耐受性,用渐生Paxillus involutus(MAJ菌株)接种Populus × canescens来建立菌根。菌根杨树和非菌根对照暴露于0或50 μM CdSO4中。EMs的净Cd2+内流速率高于非菌根。净Cd2+内流与净H+外排相结合,质膜(PM)H+-ATPase的失活降低了EM对Cd2+的吸收,而无菌根则更少。与EMs较高的Cd2+吸收一致,在大多数情况下,与非菌根相比,EMs中参与Cd2+吸收,转运和解毒过程的基因的转录水平增加。尽管Cd2+积累较高,但与非菌根杨树相比,菌根中的CO2同化程度更高,营养和碳水化合物状况得到改善,并且氧化应激得到缓解。这些结果表明,菌根增加了Cd2+的吸收,可能是由于根体积增大和与Cd2+吸收和运输有关的基因的过表达,并同时增强了Po.×canescens通过增加排毒,改善营养素和碳水化合物的状况以及防御准备来降低蔗糖对镉的耐受性。

 

离子/分子流实验处理

1. 0/50 μM CdSO4处理40 d
2. 0.5 mM原钒酸盐实时处理

 

离子/分子流实验结果

为了研究Cd的吸收,在菌根和非菌根杨树的根尖测定了Cd2+流速。为了找出沿着菌根和非菌根根尖产生最大Cd2+流速的位置,在根尖进行了初始测量,随后进行了300 μm距离的测量(图1a)。净Cd2+流速沿根尖有较大的变化(图1b)。最大的Cd2+内流速率出现在距根尖600 μm处, EMs和Cd胁迫无关(图1b)。菌根根尖的Cd2+净内流速率明显高于非菌根(图1b)。此外, 50 μM CdSO4处理40 d导致净Cd2+内流速率减少约30%(图1b)。

图1. 在无菌根(N)或有菌根(M)Po.×canescens中,0(C)或50 μM CdSO4(Cd)处理40 d的后外生菌根根尖净Cd2+流速变化。正值代表Cd2+外排,负值代表Cd2+吸收。

 

为了进一步研究Cd2+净流速的时间动态变化以及Cd2+净流速和PM H+-ATPase之间的耦合,在距灰杨根尖600 μm处发生了最大的Cd2+净内流速率,因此对该点的Cd2+和H+净流速的时间动态进行了详细研究。在原钒酸盐处理之前,在测试期间观察到每个菌根和Cd处理组合的Cd2+净流速几乎没有波动(图2a)。与非菌根相比,菌根根尖显示出36~74%的净Cd2+内流速率(图2b),而与对照组相比,Cd预处理降低了26~42%的净Cd2+内流速率(图2b)。原钒酸盐处理使非菌根的净Cd2+内流速率减少82%,甚至导致净Cd2+外排,但仅使菌根的净Cd2+内流速率减少27%(图2a, b)。在原钒酸盐处理前,无论菌根和Cd处理如何,杨树根中的H+净流速都显示出外排(图2c)。菌根的H+外排速率也比非菌根强3倍(图2d)。在原钒酸盐处理前,Cd预处理导致根部的H+净外排速率高出71~121%(图2d)。原钒酸盐处理抑制了根部的H+外排,甚至导致显著的净H+内流(图2c, d),表明原钒酸盐是PM H+-ATPase的有效抑制剂。

图2. 0.5 mM原钒酸盐实时处理下的Po.×canescens的Cd2+和H+流速变化。正值代表H+、Cd2+外排,负值代表H+、Cd2+吸收。

 

测试液

0.05 mM CdSO4, 0.05 mM KCl, 0.25 mM NaCl, 0.15 mM MES, 0.1 mM Na2SO4, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,陕西地区的西北农林科技大学于2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的中国林业科学研究院林业研究所于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1111/pce.12183

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:48


农科院烟草所:NMT发现与红花烟草相比黄花烟草根系吸镉速率更大推测其具备土壤修复潜力

基本信息

主题:NMT发现与红花烟草相比黄花烟草根系吸镉速率更大推测其具备土壤修复潜力

期刊:Physiologia Plantarum

影响因子:4.148

研究使用平台:NMT烟草品质创新平台

标题:Comparative transcriptome combined with biochemical and physiological analyses provide new insights toward cadmium accumulation with two contrasting Nicotiana species

作者:中国农科院烟草研究所刘海伟、张彦、石屹、晁江涛

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

烟草根,距根尖顶端0、200、500、800、1100、1400、1700、2000 μm 根表上的点。

 

中文摘要

众所周知,镉(Cd)是环境中毒性很大的重金属元素之一,对动植物的生长造成严重伤害。本研究对CdCl2处理后的黄花烟草(Nicotiana rustica)和红花烟草(Nicotiana tabacum)进行了生理、生物化学和转录组分析,以了解Cd积累的潜在分子机制。结果表明,黄花烟草的干重高于红花烟草。此外,与红花烟草相比,黄花烟草的根部积累更高的Cd浓度(69.65倍)、Cd2+内流速率(1.32倍),具备较高的谷胱甘肽S-转移酶(GST)酶活性(2.54倍)、GSH/GSSG(GSH的氧化形式)比率、超氧化物歧化酶和CAT活性以及较低的H2O2和超氧化物(O2•-)积累。Cd主要分布在两个物种的细胞质中,而在黄花烟草中,Cd在细胞壁中分布比例很大。此外,转录组分析显示,Cd处理后在黄花烟草的叶片和根部分别有173个和710个差异表达基因(DEGs),而在红花烟草的叶片和根部分别发现了576和1543个差异基因。在黄花烟草中,苯丙素生物合成和苯丙氨酸代谢是最明显的富集通路,而在红花烟草中,GSH代谢、ATP结合盒超家族转运蛋白和苯丙素生物合成是最明显的富集通路。最后,研究发现与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs是Cd积累的主要原因。这些结果表明,黄花烟草比红花烟草积累更高的Cd含量,在相同的Cd处理条件下,不同物种有不同的响应机制。本研究中确定的DEGs可能有利于确定与Cd调控有关的基因或途径,明确与Cd积累有关的重要调控因子。

 

离子/分子流实验处理

50 μM CdCl2处理24 h

 

离子/分子流实验结果

为了了解两个物种是否具有不同的根部吸收Cd的能力,用非损伤微测技术(NMT)来研究50 μM CdCl2处理下根部的Cd2+流速。通过对距离根尖顶端0~2000 μm区域的8个点进行测量,发现50 μM CdCl2处理可在这一区域内引起稳定的Cd2+内流(图1)。这两个物种表现出相同的流速变化趋势。与根尖(0 μm)的流速相比,流速在200 μm处首先增加,然后在500 μm处迅速减少,在随后的点上又慢慢增加(图1)。研究选择了距离根尖500 μm处进行后续的检测,因为在该位点可以观察到强烈的Cd2+流速。两个物种之间存在着显著的点内流差异。黄花烟草(49.0673 pmol cm-2s-1)的根部表现出比红花烟草(37.2259 pmol cm-2s-1)高1.32倍的Cd2+内流速率,这表明黄花烟草的根部比红花烟草的根部具有更大的Cd吸收能力。

图1. 黄花烟草和红花烟草根部的Cd2+吸收速率。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • 黄花烟草根和叶中的Cd浓度均比红花烟草高。与对照组相比,经Cd处理的黄花烟草的根和地上部分干重都增加了,而在50 μM CdCl2处理下,红花烟草的根干重下降,地上部分的干重与对照组相比没有变化。

  • 两种烟草叶片和根系中Cd主要存在于核糖体可溶性组分中,其次是细胞壁、细胞核和叶绿体,线粒体。

  • 无Cd处理时,黄花烟草的GST活性显著高于红花烟草。Cd处理后,GSTs、SOD和CAT的活性均升高,同时黄花烟草的GSSG含量下降,GSH/GSSG比率升高;红花烟草的GSSG含量上升,GSH/GSSG比率不变。

  • 荧光探针检测根系中的ROS,在50 μM Cd胁迫下,黄花烟草根表皮仅有轻微的荧光,表现为H2O2和O2•-的少量积累。相比之下,50 μM Cd处理下,红花烟草根部荧光信号强烈,表明H2O2和O2•-积累量较高。

  • Cd处理后,在黄花烟草的叶片中有173个DEGs,根部中有710个DEGs,而在红花烟草的叶片中共有576个DEGs,根部中有1543个DEGs。

 

结论

综上所述,Cd在两种植物中的积累和分布表明,烟草属可以认为是一种潜在的植物修复剂。由于IRT的调控,黄花烟草比红花烟草有更高的Cd内流速率。Cd在两种植物中均主要分布在细胞质中,但黄花烟草中,Cd在细胞壁中的分配比例高于红花烟草,说明Cd可以被分隔在细胞壁中,并通过MTPsNRAMP运输到液泡中,在液泡中被分隔。此外,GST酶活性在两种植物中均有所增强,而在黄花烟草中则较高,这说明GST在烟草属的Cd积累中起着关键的螯合作用。最后,研究确定了与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs对Cd积累的影响,这些相互作用必然导致黄花烟草的Cd积累能力高于红花烟草。这些结果为进一步分析这些候选基因在烟草和其他植物中的作用提供了遗传支持。

 

测试液

50 μM CdCl2, 100 μM KCl, 20 μM CaCl2, 500 μM NaCl, 100 μM Na2SO4, 300 μM MES, pH 5.7

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.13431

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:52


北林:NMT发现NO促Pb吸收并诱导Ca2+流紊乱 为NO增强Pb毒性的机制研究提供证据

基本信息

主题:NMT发现NO促Pb吸收并诱导Ca2+流紊乱 为NO增强Pb毒性的机制研究提供证据

期刊:Plants

影响因子:2.632(2019年)

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Nitric Oxide Enhances Cytotoxicity of Lead by Modulating the Generation of Reactive Oxygen Species and Is Involved in the Regulation of Pb2+ and Ca2+ Fluxes in Tobacco BY-2 Cells

作者:北京林业大学荆艳萍、武佳叶、张越

 

检测离子/分子指标

Pb2+、Ca2+

 

检测样品

4日龄BY-2细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

铅是已知对动植物都有毒害作用的重金属。据报道,一氧化氮(NO)参与植物对不同重金属胁迫的响应。本研究分析了外源和内源NO在铅诱导烟草BY-2细胞毒性中的作用,使用非损伤微测技术(NMT)重点研究了NO在活性氧(ROS)生成以及Pb2+和Ca2+流速中的作用。Pb处理诱导BY-2细胞死亡并迅速产生NO和ROS,而NO爆发发生早于ROS积累。2-4-carboxyphenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide(cPTIO)消除NO导致ROS减少,硝普钠(SNP)补充NO导致ROS积累增加。此外,外源NO的加入刺激了Pb2+的内流,从而促进了细胞对Pb的吸收,加重了Pb对细胞的毒性,而去除内源性NO则产生了相反的作用。此外,研究还发现,外源性和内源性NO均增强Pb诱导的Ca2+外排和钙稳态紊乱。这些结果表明,外源和内源性NO通过促进Pb2+的内流和积累,干扰钙稳态,在Pb胁迫诱导的BY-2细胞死亡中发挥重要的调节作用。

 

离子/分子流实验处理

1、250 μM Pb(NO3)2处理BY-2细胞10 h

2、250 μM Pb(NO3)2+0.5 μM SNP处理BY-2细胞10 h

3、250 μM Pb(NO3)2+100 μM cPTIO处理BY-2细胞10 h

4、0.5 μM SNP、100 μM cPTIO实时处理

 

离子/分子流实验结果

本研究用250 μM Pb (NO3)2处理4日龄烟草BY-2细胞,立即用NMT测定Pb2+流速。250 μM Pb (NO3)2处理后,Pb2+内流速率恒定,平均值为70.40±2.70 pmol cm-2·s-1(图1A)。添加0.5 μM SNP后,Pb2+内流显著增加,达到160.56±32.83 pmol cm-2·s-1,显著增加128.06%。与单独Pb处理相比,100 μM cPTIO处理显著抑制了Pb2+的内流,甚至出现6.75±0.85 pmol cm-2·s-1的Pb2+净外排(图1A, B)。这些结果表明,在短时间内,SNP或cPTIO的存在显著改变了Pb (NO3)2处理下的的Pb2+流速。

图1. Pb胁迫下施用SNP和cPTIO前后NO对烟草BY-2细胞Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。

研究还测定了长期不同处理的细胞中Pb2+流速。如图2所示,单独Pb处理10 h时,烟草BY-2细胞内有Pb2+内流,其平均内流速率为34.94±2.98 pmol cm-2·s-1。添加SNP后,Pb2+平均流速显著增加,达到88.98±10.38 pmol cm-2·s-1。SNP存在时Pb2+流速的平均值约为单独Pb处理的2.55倍。然而, cPTIO处理下的细胞Pb2+外排速率最小,平均值为0.37±2.83 pmol cm-2·s-1。上述结果表明,NO增强了Pb2+向细胞内流入。

图2. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。

钙作为营养和信号分子,在植物的各种生命活动中发挥着重要作用。在这项工作中,NO促进了Pb2+的流入并参与了BY-2悬浮细胞对Pb的吸收。我们进一步检测了NO对Pb诱导的Ca2+流速变化的影响。如图3所示,对照细胞检测到Ca2+流入烟草BY-2细胞,其平均值为13.54±2.78 pmol cm-2·s-1。Pb胁迫下,Ca2+内流受到抑制,由内流转变为外排,平均值为17.88±1.33 pmol cm-2·s-1。0.5 μM SNP处理的烟草BY-2细胞Ca2+外排速率(29.42±4.97 pmol cm-2·s-1)显著高于单独Pb处理的细胞。在100 μM cPTIO存在下,Ca2+的外排速率比单独Pb处理降低了13.18±0.91 pmol cm-2·s-1。然而,这种影响并不显著。这些数据显示NO增强了Pb诱导烟草BY-2细胞钙稳态紊乱。

图3. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Ca2+流速的影响。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+内流。

 

结论

如图4所示,Pb胁迫诱导了Pb2+的内流以及ROS和NO的产生。Pb胁迫诱导的外源和内源NO作用于ROS上游,促进烟草BY-2细胞内ROS的积累和随后的细胞死亡。外源NO和内源NO均能增强烟草BY-2细胞对Pb的毒性,其机制可能与NO能刺激Pb2+内流,从而促进Pb的吸收,加重Pb诱导的BY-2细胞Ca2+稳态失调有关。这些发现会使大家对植物细胞中NO潜在的Pb细胞毒性机制有了更好的认识。

图4. NO通过调节ROS的产生,促进Pb2+向细胞内流,影响Ca2+稳态,增强Pb的细胞毒性作用示意图。

 

测试液

Pb2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.25 mM Pb(NO3)2, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8

Ca2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

 

原文链接:

https://doi.org/10.3390/plants8100403

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:58


J Plant Growth Regul山农:NMT发现喷施ABA可抑制植物吸Cd 氟啶酮则促吸Cd

基本信息

主题:NMT发现喷施ABA可抑制植物吸Cd 氟啶酮则促吸Cd

期刊:Journal of Plant Growth Regulation

影响因子:2.672

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Abscisic Acid Decreases Cell Death in Malus hupehensis Rehd. Under Cd Stress by Reducing Root Cd2+ Influx and Leaf Transpiration

作者:山东农业大学杨洪强、邓波

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

湖北海棠根分生区(距根尖120 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

镉(Cd)是一种剧毒重金属。脱落酸(ABA)是植物体内具有多种功能的调节物质。为了进一步探索ABA缓解植物Cd胁迫的机制,将ABA和抑制ABA生物合成的氟啶酮(Flu)分别喷施在用Cd处理的湖北海棠(Malus hupehensis)幼苗的叶片上。然后分析了根部Cd2+流速、根部Cd2+的积累和转运、根部的细胞死亡和叶片的蒸腾速率。结果表明,Cd处理6~72 h,根系细胞死亡量逐渐增加。与单一Cd处理相比,喷施ABA处理的湖北海棠根细胞死亡数、根系过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)积累量和叶片蒸腾速率显著降低。此外,根系中Cd2+的内流速率、植株中Cd含量以及Cd从根系向地上部的迁移速率也显著降低。与此相反,在Cd处理下喷施Flu的湖北海棠,所有这些参数都显著增加。这些结果表明,叶面喷施ABA可以通过降低细胞死亡以及根系中H2O2和MDA含量来缓解Cd胁迫下湖北海棠根部Cd损伤。考虑到蒸腾作用是植物吸收和运输无机盐的主要驱动力,本研究结果表明,减少叶片蒸腾速率可减轻根中Cd的损害,从而减少根中Cd2+的流入和积累。

 

离子/分子流实验处理

1. CK:100 μM CdSO4+喷施蒸馏水处理24 h
2. ABA:100 μM CdSO4+喷施5 μM ABA处理24 h
3. Flu:100 μM CdSO4+喷施80 μM Flu处理24 h

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)检测湖北海棠根的Cd2+流速。CdSO4处理后,根表面Cd2+净流速值为负值,表明根系对Cd2+的吸收(图1a)。与对照相比,喷施ABA降低了根系44.90%的Cd2+平均内流速率,喷施Flu提高了根系58.46%的Cd2+平均内流速率(图1b)。因此该研究表明,喷施ABA降低了湖北海棠根系对Cd2+的吸收,喷施Flu促进了根系对Cd2+的吸收。

图1. ABA和Flu处理对湖北海棠根部Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+吸收(图a)。

 

测试液

100 μM CdSO4, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, 0.1% sucrose, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,山东地区的山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1007/s00344-021-10327-0

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:05


Chemosphere南农崔瑾:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据

基本信息

主题:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据

期刊:Chemosphere

影响因子:7.086

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:BcNRAMP1 promotes the absorption of cadmium and manganese in Arabidopsis

作者:南京农业大学崔瑾、苏娜娜、悦晓孟

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

拟南芥根,距根尖0 μm、100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500、600 μm、700 μm、800 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

镉(Cd)是一种有毒的非必需金属,对人类健康构成威胁。与其他蔬菜相比,镉在叶类蔬菜中容易积累。叶菜是人体主要的膳食Cd来源之一。本研究使用小白菜作为实验材料,因为它是一种重要的叶菜。在小白菜中发现了一个NRAMP转运体—BcNRAMP1,它参与了酵母和植物体中锰(Mn)和Cd的吸收。BcNRAMP1在小白菜的整个植物体内均有表达,在根组织中的丰度高于地上部分。缺锰和镉暴露强烈诱导BcNRAMP1的转录水平。通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达BcNRAMP1-GFP融合蛋白,发现BcNRAMP1是一种质膜蛋白。在酵母中表达BcNRAMP1增强了酵母细胞对Mn、Cd和铁(Fe)的吸收。BcNRAMP1在拟南芥野生型和nramp1突变体中的过表达分别增加和补充了Mn和Cd的转运和积累。利用非损伤微测技术(NMT)检测离子流速,提供了BcNRAMP1在拟南芥根细胞中作用于Cd流入的直接证据。这项研究的结果显示,BcNRAMP1在植物体内作为NRAMP蛋白发挥作用,吸收营养金属Mn和有毒金属Cd。

 

离子/分子流实验处理

拟南芥在MS培养基上生长10 d,然后转移到1/4Hoagland溶液的水培培养5-7 d

 

离子/分子流实验结果

使用NMT测定了拟南芥根距离根尖0-800 μm范围内的Cd2+流速。如图1A所示,在距离尖端300 μm处有Cd流速吸收的峰值,该处位于根伸长区。此外,在600 μm处也检测到较小的峰值,该处位于根成熟区(图1A)。选择这两个位置进行Cd2+流速的进一步检测。与WT相比,nramp1突变体的Cd2+流速在伸长区(51%)和成熟区(42%)明显减少。在过表达系OEBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+流速分别增加了70%和75%,而在互补株系ComBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+净流速与WT的水平相似(图1C-F)。

图1. WT(Col-0)、nramp-突变体、ComBcNRAMP1(L1)和OEBcNRAMP1(L1)株系根系Cd2+流速。(A)Cd2+在根表不同位置的流速。NMT检测根伸长区(B)和成熟区(C)Cd2+净流速的代表性图片。伸长区(D)和成熟区(E)的实时净Cd2+流速,伸长区(E)和成熟区(F)的平均Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。

 

崔瑾课题组NMT成果回顾

·JHM南农崔瑾:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物实时Cd吸收的效果

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

其他实验结果

  • 序列分析表明BcNRAMP1是小白菜NRAMP转运体。

  • BcNRAMP1提高了酵母对Cd、Mn和Fe的吸收,但对Cu和Zn的吸收没有影响。

  • Mn缺乏和Cd暴露会激活BcNRAMP1在植物体内的表达。

  • BcNRAMP1正调控拟南芥对Mn的吸收,但对Cu、Fe和Zn没有影响。

  • BcNRAMP1促进拟南芥Cd积累。

 

结论

本研究发现了一个小白菜的基因BcNRAMP1BcNRAMP1几乎在所有的植物组织中都有表达,在根部的表达水平高于地上部分。Mn缺乏和Cd暴露均可激活BcNRAMP1转录。重要的是,BcNRAMP1是一个位于质膜上的转运体,它在根部对Cd和Mn的吸收起作用,并促进它们在植物体内积累。

 

 

结论

本研究发现了一个小白菜的基因BcNRAMP1BcNRAMP1几乎在所有的植物组织中都有表达,在根部的表达水平高于地上部分。Mn缺乏和Cd暴露均可激活BcNRAMP1转录。重要的是,BcNRAMP1是一个位于质膜上的转运体,它在根部对Cd和Mn的吸收起作用,并促进它们在植物体内积累。

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://www.elsevier.com/locate/chemosphere

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:12


PP佛大:NMT发现硼通过IAA极性运输促根过渡区碱化缓解铝毒

基本信息

主题:NMT发现硼通过IAA极性运输促根过渡区碱化缓解铝毒

期刊:Plant Physiology

影响因子:5.949(2018年)

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Boron Alleviates Aluminum Toxicity by Promoting Root Alkalization in Transition Zone via Polar Auxin Transport

作者:佛山科学技术学院喻敏、李学文、Sergey Shabala

 

检测离子/分子指标

H+,IAA

 

检测样品

豌豆根,距根尖0、300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

硼(B)减轻高等植物中的铝(Al)毒性,然而,这种现象背后的潜在机制仍然未知。本研究使用溴甲酚绿pH值指示剂,非损伤微测技术(NMT)来证明B促进豌豆(Pisum sativum)根的根表面pH梯度,导致根过渡区的碱化和伸长区的酸化,而Al抑制这些pH梯度。B显著降低了侧根的过渡区(距离顶点约1.0-2.5 mm)的Al积累,从而减轻了Al诱导的根伸长抑制。通过IAA敏感的铂流速微传感器检测到的净IAA外排显示极性生长素转运在根过渡区达到峰值,受到Al毒性的抑制,而被B部分恢复。使用拟南芥的电生理实验拟南芥(Arabidopsis thaliana)生长素转运蛋白(生长素抗性1-7;针形成2 [pin2])和特异性极性生长素转运蛋白抑制剂1-萘基酞酸表明,基于PIN2的极性生长素转运参与过渡区的根表面碱化。本研究结果表明,B促进由生长素外排转运蛋白PIN2驱动的极性生长素转运,并导致质膜-H+-ATPase的下游调节,导致根表面pH升高,这对于减少这种铝靶向中的Al积累是必不可少的。这些发现为外源B在减轻植物中铝积累和毒性中的作用提供了机制解释。

 

离子/分子流实验处理

4日龄豌豆幼苗,0或25 μM H3BO3处理2 d,之后0或15 μm AlCl3溶液(pH 4.0)中处理3 h。

 

离子/分子流实验结果

为了研究极性生长素运输是否参与了豌豆根过渡区表面碱化的调控,使用NMT技术测定了豌豆根尖中IAA的净流速。IAA净外排速率的曲线与沿根轴的pH曲线相似。净IAA外排速率在距离根冠交界处600~1500 μm之间达到峰值,在+B植物中900 μm处检测到最高的外排速率,在-B植物中1200 μm处检测到最高的外排速率(图1A)。B缺乏显著抑制了分生组织和根过渡区IAA的净外排。Al胁迫3 h对-B和+B植株的IAA净外排也有明显的抑制作用,这种抑制作用主要发生在根部过渡区(图1A)。Al胁迫后,在分生组织和过渡区,-B植物的IAA净外排速率低于+B植物。这表明Al毒抑制了根过渡区IAA的外排,而B缺乏则抑制了分生组织和过渡区IAA的外排。B缓解了Al毒作用下Al诱导的过渡带IAA外排减少。

图1. B和Al对豌豆侧根根尖IAA转运的影响。正值代表IAA外排,负值代表IAA吸收。

 

测试液

IAA:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH 4.0
H+:0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 4.5

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,广东地区的佛山科学技术学院于2018年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

http://www.plantphysiol.org/content/177/3/1254

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:32


EP南农沈文飚: NMT发现H2S利于CH4减少紫花苜蓿Cd吸收

基本信息

主题:NMT发现H2S利于CH4减少紫花苜蓿Cd吸收

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792(IF5Y=6.939)

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Methane control of cadmium tolerance in alfalfa roots requires hydrogen sulfide

作者:南京农业大学沈文飚、杨兴浩

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

紫花苜蓿根尖伸长区(距根尖顶端500 μm根表上的点)

 

中文摘要

硫化氢(H2S)是响应重金属胁迫的气体信号,而第二大温室气体甲烷(CH4)则可赋予植物镉(Cd)耐受性。本研究评估了CH4和H2S调控紫花苜蓿(Medicago sativa)Cd耐受性的因果关系。本研究结果表明,CH4的加入不仅促进了内源H2S合成,而且减缓了Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用,这与CH4能缓解根系组织氧化还原失衡和细胞死亡有关。在去除内源H2S后,无论是在亚牛磺酸(HT;H2S清除剂)还是DL-炔丙基甘氨酸(PAG;H2S生物合成抑制剂)存在下,根系中都没有观察到上述结果。利用原位非损伤微测技术(NMT)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)证实了H2S参与CH4抑制Cd在根部的内流和积累,这可以通过重建谷胱甘肽(GSH)库(还原型/氧化型谷胱甘肽和同源型谷胱甘肽)稳态和促进抗氧化防御来解释。总的来说,本文的研究结果清楚地揭示了H2S在CH4下游起作用,增强了苜蓿对Cd胁迫的耐受性,这对基础和应用植物生物学都有重要意义。

 

离子/分子流实验处理

4日龄紫花苜蓿分别在1.30 mmol L-1 CH4、100 mmol L-1 NaHS、1 mmol L-1 HT和2 mmol L-1 PAG中处理6 h,然后直接或经Cd测试液预平衡后进行离子流速监测。

 

离子/分子流实验结果

进一步利用NMT监测根尖Cd2+流速。当幼苗暴露在未经Cd处理的Cd测试液中时,Cd在根尖的内流速率先增大,随后减小到一定水平并保持相对稳定(图1D, E)。当幼苗的根尖在Cd测试液中预平衡30 min后,可以清楚地观察到10 min内的稳定Cd2+内流速率(图1F, G)。无论在有无Cd测试液预平衡的实验中,CH4和H2S都能明显降低Cd的内流速率,然而在加入HT和PAG后Cd2+内流速率被逆转(图1D-H)。同时,在只用HT或PAG处理的样品中,观察到Cd2+吸收加剧。上述结果清楚地说明了内源性H2S在CH4减少Cd积累和Cd吸收中的重要作用。

图1.H2S是CH4减少Cd积累和吸收的必要条件。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • CH4减轻Cd胁迫下根尖细胞死亡可能与H2S有关。

  • 依赖于LCD的H2S合成有利于CH4抵御Cd胁迫。

  • 内源H2S在CH4缓解Cd积累和吸收中起作用。

  • 谷胱甘肽库在CH4响应中的作用依赖于H2S。

  • CH4重建氧化还原稳态需要内源H2S的参与。

 

结论

本研究结果表明,H2S是CH4提高植物耐镉性的下游信号,包括从表型上减弱Cd诱导的生长抑制,缓解氧化还原失衡和细胞死亡,特别是抑制Cd在紫花苜蓿幼苗根部的内流和积累。总之,本研究的发现将为了解CH4如何增强植物对重金属的耐受性和内源H2S的生理功能开辟了新的途径。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117123

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:39


EP中南大学:NMT发现Cd导致桑树根Ca/Mg外排破坏离子平衡,对Na/K无影响

基本信息

主题:NMT发现Cd导致桑树根Ca/Mg外排破坏离子平衡,对Na/K无影响

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Physiological, Anatomical, and Transcriptional Responses of Mulberry (Morus alba L.) to Cd Stress in Contaminated Soil

作者:中南大学郭朝晖、曾鹏

 

检测离子/分子指标

Cd2+、K+、Ca2+、Mg2+、Na+

 

检测样品

桑树根(根尖、分生区、伸长区、成熟区和根毛区)

 

中文摘要

木本植物桑树具有具备生物量大、生长周期长而在修复重金属污染土壤上具备较强的应用前景。然而,关于Cd在桑树体内解毒和转运过程,及其解剖特征和分子响应机制尚未完全阐明。本文研究了Cd胁迫下桑树的解剖特征、Cd和矿质元素的吸收和转运以及转录机制。结果表明,桑树对Cd胁迫具有较强的解毒和自我保护能力。当土壤Cd含量小于37.0 mg/kg时,桑树生长和光合色素含量无明显影响,而在37.0~55.4 mg/kg Cd污染土壤中,桑树根系Ca和Mg含量显著(p<0.05)增加了37.85%~40.87%和36.63%~53.06%。同时,植物叶片过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶等抗氧化酶活性与Cd含量呈正相关。Cd胁迫下,桑树叶片的细胞结构,茎和根部横截面的组织结构基本保持完整;同时,叶片嗜饿颗粒数量增加和淀粉颗粒的溶解效应显著响应。COG分析和GO分析表明,桑树能增强其催化活性,调节无机离子的运输和代谢过程,增强其抗氧化酶活性和防御机制等过程来减轻Cd的毒害作用。而且,Cd胁迫下,大量与细胞壁生物合成、抗氧化酶活性、谷胱甘肽代谢、螯合作用、植物激素信号转导以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路相关的差异表达基因上调。KEGG富集分析表明,植物激素信号转导在桑树根、茎、叶中显著富集(p<0.05),脱落酸和乙烯可介导MAPK信号通路增加植物对Cd的耐受性。结果表明,桑树的生理、细胞和组织以及转录调控均能促进其在Cd污染土壤上的适应性。

 

离子/分子流实验处理方法

50 μmol/L CdCl2(Cd50)处理20 d

 

离子/分子流实验结果

采用非损伤微测技术(NMT)测定桑树根系的5个部位的Cd2+流速(图1a),即根冠 (a区)、根分生区(b区)、根伸长区(c区)、根成熟区(d区)和根毛区(e区),可直接反映植物根系对Cd2+的吸收情况。5 min内桑树根系的Cd2+净流速变化不大(图1b),表明桑树根系能够稳定地从培养环境中吸收Cd2+,表现出较强的Cd吸收能力。桑树根不同部位Cd2+净流速差异显著,范围为6.22~37.9 pmol/cm2·s(图1c)。桑树根系对Cd2+的净吸收顺序为根冠区(a区)≈根分生区(b区)>根伸长区(c区)>根成熟区(d区)>根毛区(e区),表明桑树根系对Cd2+的吸收主要集中在根冠区和分生区。这可能是由于根冠区和分生区表皮细胞壁中的角质层未完全形成所致,有利于植物根尖区吸收Cd2+。因此,桑树的根冠和分生区是从污染环境中吸收Cd的主要部位。

为确定Cd对桑树根吸收阳离子流速的影响,测定了桑树根成熟区净K+、Ca2+、Mg2+和Na+流速(图1d-g)。Cd50处理下,桑树根系的K+和Na+流速较Cd0处理无明显变化(图1d和e),而Ca2+和Mg2+流速明显外排(图1f和g),说明桑树在Cd胁迫下能维持正常的Na+/K+吸收平衡但加速了Ca2+/Mg2+流失。因此,桑树根系中Cd2+可能与Ca2+、Mg2+等同类型二价阳离子的转运和吸收通道竞争。且植物根系细胞质膜中存在不同类型的高亲和力二价阳离子转运蛋白可直接参与Cd2+的吸收。综上,Cd胁迫会破坏根系成熟区对Ca2+/Mg2+的吸收平衡,对Na+/K+的吸收影响较小。

图1. Cd胁迫下桑根Cd2+流速(a)、桑树根不同区域Cd2+净流速(b-c)和成熟根Na+、K+、Ca2+、Mg2+流速(d-g)。

 

其他实验结果

  • Cd胁迫下桑树的耐性可能与调节Ca、Mg的吸收和抗氧化酶活性保护有关。

  • Cd胁迫下,桑树根和茎的筛管对阻断Cd的运输和降低其毒性起关键作用,而导管对部分Cd2+、矿质元素、水分等物质的运输起主导作用。

  • Cd胁迫下,桑树叶中嗜饿颗粒数量和体积的增加以及淀粉颗粒的溶解作用可能在提高桑树Cd的耐性方面具有重要作用。此外,Cd胁迫下桑树叶的细胞结构基本保持完整,使植物能够维持正常的生理代谢功能。

  • 桑树不同部位可诱导一系列基因产生适应性响应,并产生不同的生理代谢和调节功能来降低Cd的毒性。

  • 桑树组织中与细胞壁形成/修饰相关的差异基因能够有效结合Cd,降低Cd转运能力,从而有效提高桑树对Cd的耐受性。

  • 桑树能提高硫代谢活性,缓解Cd的毒害作用。

  • 桑树体内硫和GSH代谢的增强可促进植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)基因的产生,有利于PC或MT-Cd复合物的形成,降低Cd对桑树的毒害作用。

  • Cd可能利用Cu2+转运通道(HMA5和HMA7),促进Cd从根系向地上部的转运,从而降低Cd对桑树根系的毒害作用。

  • 桑树体内HMA3、MTP1、ABC转运蛋白、YSL3、NRAMP2和NRAMP4均能促进Cd的液泡区隔,增强植物对Cd的解毒能力。

  • HMA2、HMA3、ABCC2、ABCC10、ABCG2、YSL3、NRAMP2、NRAMP4、HIPP3、HIPP20、HIPP32、HIPP34和HIPP36可能参与了桑树根系对Cd的吸收和木质部转运。

  • Zn、Cu和Mn的转运蛋白可能参与了Cd从桑树根到茎的吸收和转运。

  • 桑树组织中植物激素相关基因的表达上调可以缓解Cd的毒害作用。

  • 脱落酸和乙烯可有效介导MAPK信号通路,提高桑树对Cd的耐受性。

 

结论

桑树根系对Cd的吸收主要集中在根冠区和分生区,Cd主要由HMAs、ABC转运蛋白、YSLs、NRAMPs和HIPPs从根系向地上部转运,还与Zn转运蛋白、Cu转运蛋白和Mn转运ATP酶转运蛋白(ZIPs、COPTs和PDRs)结合而占用Zn、Cu和Mn等微量元素的转运通道。同时,Cd胁迫显著(p<0.05)抑制了桑树组织对Zn、Cu、Mn的吸收,而Cd胁迫显著提高了桑树根系中Ca、Mg的含量(p<0.05)。SEM分析表明,Cd胁迫下,桑树根和茎的筛管对阻断Cd的运输和降低其毒性起关键作用。叶片嗜饿颗粒数量增加和淀粉颗粒的溶解效应显著响应于Cd胁迫。此外,Cd胁迫能显著影响桑树基因的表达,在桑树根、茎和叶中分别有1938、1738和1852个基因显著(p<0.05)差异表达。基于GO、COG和iPath分析,在桑树根、茎和叶中分别有372、360和318、37、39和40、2、9和4、4、41和34、13、4和6,3、2和6个上调差异表达基因注释到催化活性、刺激响应、抗氧化活性、转运活性、无机离子转运和代谢以及防御机制等过程,表明这些差异表达基因在桑树不同部位能有效诱导产生适应性反应,并通过不同的生理代谢和调节功能来降低Cd毒害。桑树组织中细胞壁的形成/修饰可有效结合Cd,降低Cd的转运能力。而且,桑树中Cd的转运系数随着污染土壤中Cd含量的升高而逐渐降低。桑树体内硫和GSH代谢的增强可促进PC和MT基因的表达,增加植物体内Cd螯合作用。KEGG富集分析表明,植物激素信号转导显著(p<0.05)富集于植物体内,脱落酸和乙烯可介导MAPK信号通路增强植物对Cd的耐受性。因此,根系Ca、Mg含量增加,叶片中嗜饿颗粒数量的增加和淀粉颗粒的溶解,以及细胞壁生物合成、谷胱甘肽代谢、螯合作用以及植物激素信号转导等差异表达基因的综合互作,可提高桑树应对Cd胁迫的适应性。

 

测试液

对照组:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
Cd处理组:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.05 mM CdCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,湖南地区的中国科学院亚热带农业生态研究所于2020年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117387

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:46


Sci Total Environ西南科大:​NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

感谢本文一作,西南科技大学韩颖副教授供稿

基本信息

主题:NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

期刊:Science of the Total Environment

影响因子:6.551

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Iron and copper micronutrients influences cadmium accumulation in rice grains by altering its transport and allocation

作者:西南科技大学董发勤、韩颖、凌勤

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

水稻根分生区、伸长区、成熟区

 

中文摘要(一作供稿)

 

稻田镉(Cd)污染严重威胁了我国部分地区人们的身体健康。本文针对川西南低铁(Fe)、高铜(Cu)的碱性Cd污染稻田土,探讨了通过改变培养介质中Fe和Cu的浓度来修复Cd污染碱性水稻土的潜力。本文评估了这两种微量营养元素(Cu和Fe)对水稻Cd吸收和转运的影响。研究发现添加Cu显著提高了水稻生物量和产量,减少了根系Cd的内流和Cd的向上迁移,从而降低了根系、茎秆和叶片中Cd的浓度,但过量的Cu促进了籽粒中相对较高的Cd分配,尤其是在缺Fe条件下,这可能是因为Cu显著提高了叶片中生物可利用Cd的比例。相比之下,Fe并没有缓解Cd对水稻生长和产量的毒害作用,但显著减少了Cd向籽粒的转移,进而降低了水稻籽粒的Cd累积,这与叶片中生物可利用Cd的比例急剧下降密切相关。该研究认为,Cd在水稻籽粒的累积是可以通过改变生长介质中Fe和Cu的浓度来实现的,适当减少Cu,增加Fe可以降低Cd在水稻籽粒中的积累。

 

离子/分子流实验处理

1. +Fe+Cd: 20 μmol L-1 EDTANa2Fe(II)+10 μmol L-1 CdCl2

2. -Fe+Cd: 10 μmol L-1 CdCl2

3. +Fe+Cd+Cu: 20 μmol L-1 EDTANa2Fe(II)+10 μmol L-1 CdCl2+10μmol L-1 CuSO4

4. -Fe+Cd+Cu: 10 μmol L-1 CdCl2+10 μmol L-1 CuSO4

处理20 d,80 d(收获籽粒)

 

离子/分子流实验结果

为了更好地了解Cu和Fe诱导根系Cd积累的变化,本研究检测了这些金属在不同根区(分生区、伸长区和成熟区)上诱导净Cd流速的变化。相对于Fe和Cd处理(+Fe+Cd和-Fe+Cd),添加Cu显著降低了水稻根系3个微区的平均净Cd流速(图1)。

值得注意的是,在-Fe+Cd+Cu处理下,Cu的添加导致Cd从根部外排。Fe也抑制了Cd的吸收(尽管程度比Cu小),因为Cd2+在+Fe+Cd处理下的内流速率明显小于在-Fe+Cd处理下的内流速率。在分生区、伸长区和成熟区,-Fe+Cd处理的Cd内流速率分别是+Fe+Cd处理的1.57倍、1.46倍和1.16倍(图1)。

Cd2+内流速率在伸长区最高,其次为分生区、成熟区。唯一的例外是-Fe+Cd+Cu处理下,Cd在分生区的外排速率高于伸长区和成熟区(图1)。

图1. 水稻生长20 d后不同根微区平均Cd2+流速

图2. 水稻根部成熟区Cd2+吸收检测图

 

其他实验结果

  • 大部分的Cd存在于根表皮、中柱和皮层中。

  • 添加Cu可以显著降低根中Cd的荧光强度;单独添加Fe对根中Cd荧光强度无明显影响。

  • 大多数处理下,Cd主要储存在细胞可溶性部分,在根、茎和叶的细胞核和线粒体中储存较少(-Fe+Cd+Cu处理下Cd主要存在于质体和细胞壁中)。

  • 在所有处理中,水溶性Cd在根和茎中的比例均占主导地位;但在叶片中,不同的Cd化学形态所占的比例不同。

  • -Fe+Cd和+Fe+Cd之间Cd形态的变化表明,Fe有助于降低Cd的生物可利用性。

  • Cu显著降低了根中的Cd浓度,但无论Fe的水平如何,Cu都增加了籽粒中的Cd浓度。

  • Cu显著减轻了Cd对水稻生物量和产量的毒性。相比之下,Fe只是在分蘖期略微降低了Cd对叶片生物量的抑制作用,而没有缓解Cd对根、茎生物量和籽粒产量的毒害作用。

 

结论

本研究观察到,Cu能有效缓解Cd对水稻的胁迫,具体表现为增加生物量和成熟速率,特别是在缺Fe条件下。Cu对Cd的解毒作用可能是由于Cu降低了水稻根系中Cd的内流速率,同时Cu通过根系维管柱减弱了Cd从根系向地上部的转移,从而进一步减轻了Cd对水稻地上部的胁迫。然而,Cu显著增加了谷物中的Cd浓度,这种模式是由Cu添加下叶片中Cd的生物可用性增加所驱动的。

相比之下,Fe并没有明显缓解Cd对水稻生物量和籽粒产量的毒害作用,可能是因为单独Fe只是轻微减少了Cd在根系的内流,并没有减少Cd向维管柱的运输。然而,Fe显著降低了叶片中生物可利用Cd的比例,导致籽粒中Cd的积累量显著下降。

本研究结果表明,对低Fe、高Cu背景的Cd污染碱性水稻土进行修复,可以以提高Fe和降低Cu浓度为目标。进一步的研究应该评估本研究结果在其他物种中的普适性,以及这些模式是否可能在CO2浓度升高或热胁迫的气候变化条件下被改变。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,四川地区西南医科大学、中国科学院成都生物研究所、四川农业大学小麦研究所分别于2012年、2013年、2019年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146118

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:52


EP南农沈文飚:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

基本信息

主题:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Methane control of cadmium tolerance in alfalfa roots requires hydrogen sulfide

作者:南京农业大学沈文飚、Xinghao Yang

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

紫花苜蓿根伸长区(距根尖顶端500 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

硫化氢(H2S)是响应重金属胁迫的气态信号,而最普遍的温室气体甲烷(CH4)则赋予镉(Cd)耐受性。本研究评估了CH4和H2S调控紫花苜蓿(Medicago sativa)Cd耐受性的因果关系。本研究结果表明,CH4的加入不仅加剧了H2S代谢,而且减缓了Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用,这与缓解根系组织氧化还原失衡和细胞死亡的作用是并行的。在去除内源H2S后,无论是在亚牛磺酸(HT;H2S清除剂)还是DL炔丙基甘氨酸(PAG;H2S生物合成抑制剂)存在下,根中都没有观察到上述结果。利用原位非损伤微测技术(NMT)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)证实了H2S参与CH4抑制Cd在根部的内流和积累,这可以通过重新建立谷胱甘肽(GSH)库(还原型/氧化型GSH和同型谷胱甘肽)稳态和促进抗氧化防御来解释。总的来说,本文的研究结果清楚地揭示了H2S在CH4下游起作用,增强了对Cd胁迫的耐受性,这对基础和应用植物生物学都有重要意义。

 

离子/分子流实验处理

4日龄紫花苜蓿分别在1.30 mM CH4、100 μM NaHS、1 mM HT和2 mM PAG中处理6 h,然后100 μM CdCl2 处理72 h。

 

离子/分子流实验结果

进一步利用NMT监测根尖Cd2+流速。当幼苗暴露在未经Cd处理的Cd测试液中时,Cd在根尖的内流速率先增大,随后减小到一定水平并保持相对稳定(图1D, E)。当幼苗的根尖在Cd测试液中预平衡30 min后,可以清楚地观察到10 min内的稳定Cd2+内流速率(图1F, G)。相比之下,无论在有无Cd测试液预平衡的实验中,CH4和H2S都能明显降低Cd的内流速率,然后在加入HT和PAG后Cd2+速率被逆转(图1D-H)。同时,在只用HT或PAG处理的样品中,观察到Cd2+吸收加剧。上述结果清楚地说明了内源性H2S在CH4减少Cd积累和Cd吸收中的重要作用。

图1. H2S是CH4减少Cd积累和抑制的必要条件。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • CH4减轻Cd胁迫下根尖细胞死亡可能与H2S有关。

  • LCD依赖的H2S合成有利于CH4抵御Cd胁迫。

  • 内源H2S在CH4缓解Cd积累中起作用。

  • 谷胱甘肽库在CH4响应中的作用依赖于H2S。

  • 重建CH4氧化还原稳态需要内源H2S。

 

结论

本研究结果表明,在植物对Cd胁迫的耐受性上,H2S在CH4的下游起作用,包括从表型上减弱Cd诱导的生长抑制,缓解氧化还原失衡和细胞死亡,特别是抑制Cd在紫花苜蓿幼苗根部的内流和积累。总之,本研究的发现将为了解CH4如何介导植物对重金属的耐受性和内源H2S的生理功能开辟了新的途径。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117123

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:00


JHM陈少良:PeANN1可作为植物修复候选基因缓解镉胁迫

基本信息

主题:PeANN1可作为植物修复候选基因缓解镉胁迫

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者:北京林业大学陈少良、张一南

 

检测离子/分子指标

Cd2+、Ca2+

 

检测样品

拟南芥(WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2)根分生区(距根尖200 μm根表上的点)

 

中文摘要

植物修复技术为重金属(heavy metal, HM)污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉(Cd)敏感型胡杨为材料,鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl2(50-100 μM)处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 PeANN1)的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1(AtANN1)同源,并且主要定位于质膜(PM)和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比,PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫(10 d, 50 μM)后植物的存活率和根长下降更为明显,这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激(30 min,50 μM)和短期胁迫(12 h,50 μM)下表现出增强的Cd2+内流传导。值得注意的是,PeANN1促进的Cd2+内流被钙渗透通道(CaPC)抑制剂(GdCl3)显著抑制,但被1 mM H2O2促进,表明Cd2+通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此,PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

 

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗,

① 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h

② 用50 μМ CdCl2实时处理

③ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,然后用1.0 mM H2O2实时处理

④ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,之后在50 μM CdCl2存在下,用500 μM GdCl3对CdCl2处理的植物再进行30 min的预处理

 

离子/分子流实验结果
稳态Cd2+流速结果表明,短期(ST)CdCl2(50 μМ, 12 h)处理会导致所有测试根中明显的Cd2+内流(图1)。PeANN1转基因株系根的Cd2+流速率显著高于WT和Atann1(图1)。在存在Cd2+的情况下,典型的钙通道抑制剂GdCl3明显抑制了所有测试株系中Cd2+的内流(图1)。药理学结果表明,Cd2+的内流在一定程度上是由PM中的CaPCs介导的。

图1.CdCl2和GdCl3对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+稳态流速的影响

在过表达PeANN1的拟南芥中还检测了CdCl2引起的Cd2+实时流速。在所有测试株系中,镉实时胁迫(50 μМ CdCl2)会引起短暂的Cd2+内流(图2A)。PeANN1-OE1(133.7 pmol cm-2s-1)和PeANN1-OE2(126.9 pmol cm-2s-1)的Cd2+内流峰值显著高于WT(83.6 pmol cm-2s-1)和Atann1(54.4 pmol cm-2s-1, 图2B)。

图2. CdCl2对拟南芥根中Cd2+实时流速的影响

实时流速结果表明,在H2O2处理(1.0 mM)后,所有根中Cd2+和Ca2+的内流速率明显增加,但随着H2O2的处理时间延长,Cd2+和Ca2+的内流速率逐渐降低(图3A, B)。然而,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd2+和Ca2+的内流速率的峰值明显高于WT和Atann1根的内流速率(图3C, D)。这些结果表明,H2O2能促进PeANN1转基因植株根中Cd2+和Ca2+的传导。
图3. H2O2对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+或Ca2+实时流速的影响

其他实验结果

  • 实时定量PCR分析显示,CdCl2处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。

  • PeANN1的cDNA全长序列为951bp,编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。

  • 系统发育分析表明,PeANN1与Gossypium barbaenseLavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

  • PeANN1-GFP主要位于细胞质区域,与质膜(PM)标记FM4-64和内质网(ER)标记ER-CFP共定位,表明PeANN1可能在ER中产生,并通过分泌途径进入PM。

  • 在无镉条件下,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而,WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl2处理10 d后有所下降。与WT相比,PeANN1-转基因株系对CdCl2的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl2胁迫后,根系生长减少较少,存活率没有下降。

  • CdCl2胁迫后,细胞Cd2+浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd2+荧光强度。

结论

过表达PeANN1可以增强转基因拟南芥对Cd2+的富集。本研究建立了一个示意图模型,说明了PeANN1促进了Cd在转基因植物中的富集。如图4所示,据推测,PeANN1通过以下方式促进Cd的富集:(i)调节钙渗透通道的运输,(ii)插入膜中破坏膜双层的稳定性或作为ROS激活的钙渗透通道。通道电导率以及对钙和镉的选择性需要通过使用平面脂双层和膜片钳的电生理学检测来进一步了解。尽管镉的电导特性需要进一步研究,但根据本研究的实验结果,建议转化PeANN1基因以改善植物的修复作用。
图4.镉胁迫下PeANN1-促进转基因拟南芥Cd2+富集的示意图模型

测试液

Cd2+:0.05 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, pH 5.7

Ca2+:0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, pH 5.7

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420320537

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:04


Plant Soil西南大学:NMT发现镁通过调节IAA极性运输促根冠微区碱化缓解杨树铝毒

基本信息

主题:NMT发现镁通过调节IAA极性运输促根冠微区碱化缓解杨树铝毒

期刊:Plant and Soil

影响因子:3.299

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Magnesium alleviates aluminum toxicity by promoting polar auxin transport and distribution and root alkalization in the root apex in populus

作者:西南大学李楠楠、张圳

 

检测离子/分子指标

H+(pH),IAA

 

检测样品

杨树根
IAA:根尖(根冠至300 μm处)

H+(pH):距根尖0、300、600、900、1200、1500、1800 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

杨树能耐受高浓度Al胁迫。然而,Mg减轻Al毒作用的机制尚不清楚在白杨树上仍然是未知的。

在本研究中,提供足够的Mg高浓度Al对杨树的毒害作用胁迫、根表pH梯度、Mg和Al通过电生理分析、荧光染色等方法检测根尖的摄取量,生长素分布与转运动力学在根尖也检测到了。

在本研究中,我们发现适当的Mg供应可以减轻高浓度Al对杨树根系生长的毒害。Mg促进了杨树根表pH梯度的升高,导致根系过渡带发生碱化,防止了Al对根系伸长的毒害作用。用DR5:GFP报告子测定了生长素在杨树根尖的分布。Al毒害抑制了极性生长素在根过渡区的运输和分布,但Mg的供应则部分缓解了这种作用。用非损伤微测技术(NMT)对生长素转运蛋白突变体pin-format-2pin2)进行进一步的检测,结果表明Mg通过PIN2基生长素极性转运,调节过渡区根表碱化,减轻Al毒。mrs2突变体的转录组分析和酵母互补实验也揭示了Mg、生长素和Al之间的相同关系。

目前的研究表明,Mg促进生长素的极性运输和分布导致根表面pH值调节升高,以及进一步减轻Al毒性。我们的部分结果阐明Mg的解毒作用机理木本植物中高浓度的Al。

 

离子/分子流实验处理方法

3-4周龄杨树苗放到0.5 mM CaCl2溶液中(pH 4.0)进行酸适应3 h,然后在4种不同处理下(对照、+Mg (1.5 mM)/+Al (500 μM)、-Mg/-Al、-Mg/+Al)处理2 d。

 

离子/分子流实验结果

使用NMT技术检测了根尖的IAA流速,结果表明,在+Al/-Mg条件下,根尖处的IAA 流速显著低于+Al/+Mg条件下的流速(图1)。

图1.杨树根尖IAA流速变化

通过NMT技术测量杨树根轴上的表面pH值,杨树过渡区由传感器指示(图2A)。在缓冲溶液适应条件下,杨树根系表面在+Mg/-Al条件下的pH值高于在-Mg/-Al条件下在过渡区附近的pH值(图2B)。Al暴露3 h后,+Mg和-Mg植株沿根轴的根表面pH值存在差异(图2C)。Al胁迫3 h后,pH峰值出现在300 μm左右。在根轴上,+Mg植物根表面pH值逐渐恢复到Al暴露前的状态。然而,-Mg植物的这种能力被削弱了。Al胁迫24 h后,+Mg植株根表pH值恢复到Al处理之前的状态。-Mg植株过渡带根表pH值低于+Mg植株。此外,在-Mg条件下,沿根轴的根表面pH值不会恢复到-Al条件下观察到的水平(图2D)。
图2. Mg缺乏和Al毒害引起根轴pH分布的变化抑制了杨树根分生区表面的碱化

其他实验结果

  • Mg的供给对杨树抗Al胁迫有缓解作用。

  • 在缺Mg条件下的植物根部有更多的Al积累。另外,在没有Al处理的情况下,在缺Mg和充足Mg条件下,Mg的累积几乎没有差异。然而,在Al处理下,有足够Mg的植物根中的Mg积累明显高于缺Mg植物。同时,在Mg供应充足的培养基中,与-Al处理相比,Al胁迫下根系中Mg的累积量较少。

  • Al3+主要分布在根尖中,Mg的存在阻止了Al在植物根系中的积累。

  • 转录组测序结果表明大多数与细胞壁修饰相关的基因存在差异表达。

  • 检测了两个主要柠檬酸输出基因PtrMATE1PtrMATE2在杨树中的表达水平。Al胁迫下,杨树根尖PtrMATE1表达上调。PtrMATE2在缺Mg条件下下调,Al胁迫下下调更明显。

  • 镁转运蛋白基因PtrMGT1在Mg缺乏和Al胁迫下下调,只有在Mg供应充足和Al胁迫的情况下,PtrMGT2才显著上调。

  • Mg改善了植物生长素的极性转运和过渡区植物生长素的分布。

  • Mg促进生长素极性运输和Al胁迫下根系过渡带表面碱化的结果在拟南芥中得到证实。

  • Mg转运蛋白基因的表达在一定的Mg浓度范围内能在一定程度上减轻Al对植物的生长抑制。

 

结论

本研究表明,Mg促进生长素在根尖的极性运输和分布,并通过调节质膜H+-ATPase的活性来改变H+流速,从而导致根表碱性化。过渡区pH值的增加减轻了Al的毒性。这些结果为外源Mg减轻植物根尖Al毒作用提供了新的解释。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 4.0

文章原文:
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-020-04459-7

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:19


EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

基本信息

主题:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hemin-decreased cadmium uptake in pak choi (Brassica chinensis L.)seedlings is heme oxygenase-1 dependent and relies on its by-products ferrous iron and carbon monoxide

作者:南京农业大学崔瑾、苏娜娜

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

小白菜根伸长区(距根尖8 mm根表上的点)和成熟区(距根尖16 mm根表上的点)

 

摘要

镉(Cd)是农田中的主要污染物,不仅极大地限制了农作物的生产,而且通过进入食物链还会给人类健康带来严重威胁。之前的研究表明,hemin处理可以减少小白菜幼苗中Cd的积累,然而其机制还不清楚。本研究使用非损伤微测技术(NMT)实时监测小白菜根部Cd2+流速,证明hemin处理可以降低植物对Cd的吸收,而不是Cd在植物体内发生转移。此外,研究通过比较小白菜幼苗、野生型拟南芥及heme oxygenase-1HO-1)突变体对不同化学处理的反应,证据了hemin是以HO-1依赖的方式降低Cd的吸收。此外,对hemin降解产物的分析表明,hemin对Cd吸收抑制可能通过抑制菜根中Fe2+/Cd2+转运体BcIRT1的表达来实现的。

离子/分子流实验处理方法

① 3日龄幼苗,10 μM hemin预处理1 d再用20 μM CdCl2处理20 min(hemin/Cd),对照为仅用20 μM CdCl2处理,不施加hemin预处理(-/Cd)

②  3日龄幼苗用无、10 μM hemin或10 μM ZnPP预处理1 d,用20 μM CdCl2处理20 min

③ 3日龄幼苗用无、10 μM Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理1 d,用20 μM CdCl2处理20 min

 

离子/分子流实验结果

采用NMT技术测定了小白菜根表面Cd2+流速的变化,探讨了氯化血红素(hemin)处理后,小白菜幼苗Cd含量是否由于Cd吸收减少而降低。在Cd胁迫下,小白菜根尖迅速吸收Cd2+,在伸长区的内流速率高于成熟区(图1E和G)。与对照组相比,氯化血红素预处理显著减少了Cd2+的内流,在伸长区和成熟区分别平均减少17.4%和18.5%(图1F和H)。因此,在Cd胁迫下,hemin处理降低了Cd的吸收,而不是Cd的运输。

图1. Hemin预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

ZnPP预处理的小白菜幼苗根部Cd2+吸收速率在伸长区和成熟区分别显著提升了17.6%和6.5%(图2)。

图2.Hemin或ZnPP预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

如图3所示,CO和Fe2+预处理显著降低了根系伸长区和成熟区对Cd的吸收。与该结果一致的是,CO和Fe2+预处理的幼苗中积累的Cd较少(图3)。相反,BR预处理呈现出与非预处理幼苗类似的Cd内流速率(图3)。综上,hemin降解的副产物CO和Fe2+可能是通过抑制Cd的吸收共同促进了Cd的耐受。

图3. Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

 

其他实验结果

  • 与单纯Cd处理相比,hemin+Cd的处理显著降低了所有被测组织(地上部分、茎、叶等)中的Cd浓度。

  • 施用hemin并不影响Cd在整个植株体内的转移系数(translocation factor)。

  • ZnPP可以消除hemin对BcHO-1表达的诱导作用。

  • hemin+ZnPP的预处理未能消除Cd胁迫的影响,至少没有达到hemin单独预处理的程度。因此,hemin在Cd耐受性中的积极作用很可能依赖于HO-1活性。

  • hemin增强的HO-1依赖的Cd耐受性似乎在不同植物物种中具有保守性。

  • hemin降解产物(CO、Fe2+和BR)对Cd胁迫下植物生长的保护作用可能与hemin相似。

  • Cd胁迫和ZnPP预处理显著诱导BcITR1转录,而hemin、Fe2+和CO预处理抑制了BcITR1的表达。

 

结论

本研究发现,外源hemin的施用通过HO-1依赖的方式减少Cd的吸收,提高了Cd的耐受性。抑制Cd的吸收可能是依赖hemin的副产物Fe2+和CO,通过抑制BcIRT1转录来实现的。

 

离子流实验使用的测试液

0.02 mM CdCl, 0.1 mM KCl , 0.3 mM MES , pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:24


沈阳农大何佳丽:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒丨NMT重金属创新平台

基本信息

主题:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Exogenous melatoninalleviates cadmium uptake and toxicity in apple rootstocks

作者:沈阳农业大学吕德国、何佳丽

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

距根尖顶端300μm、600μm、1200μm、1500μm和3000μm的根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

为了检查褪黑素在苹果属植物中对Cd吸收,积累和排毒的潜在作用,我们将两种在Cd吸收和积累方面差异很大的苹果砧木暴露于0或30μMCd和0或100μM褪黑素。与耐镉的微小苹果花青霉菌“青州林琴”相比,耐镉的baccata对镉胁迫的内源性褪黑激素产生的刺激程度更大。褪黑素的应用减弱了镉诱导的生长,光合作用和酶活性以及ROS和MDA积累的减少。褪黑素处理比镉胁迫的巴塔卡巴氏菌更有效地恢复了镉对微苹果念珠菌青州林琴的光合作用,光合色素和生物量的恢复。外源性褪黑素降低了根部对镉的2+吸收,降低了叶片的镉含量两种暴露于镉的砧木中的镉积累,降低的镉转运因子(T f s)s和增加的根,茎和叶褪黑素含量s。褪黑素的应用增加了抗氧化剂的浓度和酶的活性,以清除Cd诱导的ROS。外源性褪黑素处理改变了调节Cd吸收,转运和排毒的几种基因的mRNA水平,包括HA7,NRAMP1,NRAMP3 HMA4,PCR2,NAS1,MT2, ABCC1和MHX。综上所述,这些结果表明,外源褪黑素减少了苹果属植物中的空中部分Cd积累并减轻了Cd毒性,这可能是由于褪黑激素介导的Cd在组织中的分配以及抗氧化防御系统的诱导以及转录过程中涉及排毒的关键基因的诱导。

离子/分子流实验处理方法

Mb(M. baccata)和Mm(M. micromalus)两种材料用30 μM Cd或100 μM 褪黑素处理20天

 

离子/分子流实验结果

对于Cd暴露和褪黑激素处理,Mb和Mm的最大净Cd2+流入量出现在距根尖300-600μm处(图1a)。两种砧木的净Cd2+流速均随距根尖距离的增加而显著降低。在响应没有褪黑素的Cd暴露时,Mb根尖3000μm处呈现出净Cd2+外排。在Cd暴露和褪黑素处理下,Mm根系的净Cd2+流速始终大于Mb(图1a)。外源褪黑素分别在300μm和600μm处使暴露于Cd的Mb和Mm根尖的平均净Cd2+流速降低了65.4%和10.4%(图1b)。

 

其他实验结果

  • Cd处理降低了两个苹果砧木叶片光合色素的浓度和根、茎、叶的干重,外源褪黑素可减轻Cd引起的不良反应。

  • 褪黑素的应用减弱了Cd引起的光合作用和酶活性的降低,以及ROS和MDA的积累。

  • 外源褪黑素降低了两个Cd暴露的砧木叶片Cd的积累,降低了Cd转运因子(Tfs),增加了根、茎和叶褪黑素的含量。

  • 外源褪黑素的应用增加了抗氧化物浓度和抗氧化酶活性。

  • 外源褪黑素处理改变了几种调节镉吸收、转运和解毒的基因的mRNA水平。

 

结论

外源褪黑素减少了苹果植株地上部分Cd的积累,减轻了Cd的毒性,这可能是由于褪黑素介导的Cd在组织中的分配,以及诱导抗氧化防御系统和参与解毒的转录调控的关键基因的结果。

 

离子流实验使用的测试液

0.03 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, and 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa024

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:27


林科院亚林所卓仁英:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究|NMT重金属创新平台

基本信息

主题:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes

作者:中国林业科学研究院亚热带林业研究所卓仁英、韩小娇

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

50日龄柳树根(距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

柳柳是低镉(Cd)累积柳(LCW),而其栽培品种柳柳(Salix matsudana var)。松达纳河umbraculifera Rehd。是一种高Cd积累和耐受性的柳树(HCW)。两种柳树种中镉差异累积和耐受性的生理和分子机制了解甚少。在这里,我们证实了从Cd到芽的从根到芽的Cd转运能力差异导致了这两种柳型基因在其地上部分的Cd累积差异。Cd的累积优先发生在运输途径中,Cd主要位于液泡,细胞壁和通过在组织和亚细胞水平上的镉位置分析,在HCW树皮中的细胞间空间。比较转录组分析显示,几种金属转运蛋白基因(ABC转运蛋白,K+转运蛋白/通道,黄色条纹状蛋白,锌调节转运蛋白/铁调节转运蛋白)的表达更高类蛋白等)参与了HCW的根吸收和转运能力;同时,抗坏血酸-谷胱甘肽的代谢途径在Cd排毒和Cd蓄积器HCW的更高耐受性中起着重要作用。这些结果为进一步了解木本植物中Cd积累的分子机制奠定了基础,并为分子辅助筛选木本植物品种进行植物修复提供了新的见识。

 

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl2处理低镉积累型柳树(LCW)和高镉积累型柳树(HCW)24h

 

离子/分子流实验结果

用NMT进一步比较了两个基因型柳树根系Cd的吸收。CdCl2处理24小时后,两种基因型柳树根尖距顶端0-1800µm处的Cd2+净流入量稳定(图a),0-800µm处的净Cd2+流入量相对较高。LCW和HCW的最大净Cd2+流入量在400µm处升高(图a)。两种基因型间Cd2+内流有明显差异(图b和c)。HCW根系Cd2+内流比LCW高1.83倍,说明HCW根系对Cd的吸收能力高于LCW。

 

其他实验结果

  • HCW根对Cd胁迫的耐受高于LCW的根。

  • 两种柳树基因型在镉的转运因子方面存在显著差异。

  • 镉位于组织水平和亚细胞水平。

  • 嫁接实验证明,该方法能有效地将Cd从根向茎部输送。

  • 通过比较转录组分析,确定了重金属转运体对Cd吸收和转运的差异。

  • HCW的特征是具有一个主要的AsA-GSH代谢途径。

 

结论

通过形态生理学和转录组学的比较分析,确定了两种不同柳树基因型对Cd的耐受性、积累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和积累能力。两个柳树基因型间Cd积累量的差异与负责Cd吸收和根-茎转移的转运蛋白差异表达有关。此外,与AsA-GSH代谢途径相关的关键基因、代谢产物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起着重要作用。总之,本研究不仅为进一步了解木本植物中镉积累的分子机理奠定了基础,而且为筛选木本植物进行植物修复提供了新的思路。

 

离子流实验使用的测试液

0.1 mM CdCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/40/8/1126/5807501

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:30


PCE:菌根提升植物镉耐受能力的新机制 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Ectomycorrhizas with Paxillus involutus enhance cadmium
uptake and tolerance in Populus × canescens

 

外生菌根是寄主根部与某些真菌形成的共生组织,并可以增强寄主植物对Cd2+的耐受能力,但其生理学和分子学机制尚不明确。

 

本研究以卷缘桩菇菌与银灰杨根部形成的外生菌根为研究对象,揭示木本植物的外生菌根对寄主镉耐受能力的影响。有菌根银灰杨与无菌根银灰杨经过镉处理5min后对比,通过非损伤微测技术(NMT)检测发现,前者根尖有更多的Cd2+内流且H+外排更强,H+-ATP抑制剂处理后,后者Cd2+吸收趋于消失,而有菌根银灰杨根尖对Cd2+吸收下降较少。

 

实验结合气体交换测量、基因转录水平检测,证明外生菌根提升了寄主对Cd2+的吸收能力,可能与增加了根部体积以及与Cd2+吸收、运输相关基因的超表达有关,此外通过提升镉解毒能力、营养与碳水化合物水平,从而提高了银灰杨对Cd2+的耐受能力,这为植物修复提供了新思路。

 

图注:-/+菌根、-/+CdSO4处理时,银灰杨根尖各位点Cd2+的流速。正值表示内流。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:34


文献电子报 » NMT盐碱胁迫研究

Food Energy Secur农科院作物所:NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

基本信息

主题:NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

期刊:Food and Energy Security

影响因子:5.242

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:TaPUB15, a U-Box E3 ubiquitin ligase gene from wheat, enhances salt tolerance in rice

作者:中国农业科学院作物研究所景蕊莲、毛新国、李巧茹

 

检测离子/分子指标   Na+、K+

 

检测样品   2周龄水稻幼苗(转基因、WT)根分生区(距根尖100 μm根表上的点)  

 

中文摘要(谷歌机翻)    

植物U-box(PUB)E3泛素连接酶在对环境胁迫和激素信号的响应中起着至关重要的作用,但在小麦(Triticum aestivumL.)中对其了解甚少。我们鉴定了一个U-box E3泛素连接酶基因TaPUB15,它在小麦栽培品种中是保守的。TaPUB15在多种组织中表达,且根部的表达量远高于其他组织。盐、脱落酸、4℃和聚乙二醇(PEG)诱导TaPUB15的转录。TaPUB15-D的过表达使转基因水稻的耐盐性得到改善,同时转基因水稻的根也增多。离子通量测定表明,转基因水稻植株的耐盐性得到改善,在盐度胁迫下保持较低的Na+/K+比值。基因表达测定表明,相对于野生型,转基因水稻中一些盐胁相关基因显著上调。转基因水稻的这些结果也在转基因拟南芥中得到了验证。我们的数据表明,TaPUB15在提高作物植物的耐盐性方面起着至关重要的作用,是未来促进耐盐小麦育种的宝贵基因资源。

 

离子/分子流实验处理       100 mM NaCl处理1 h

 

离子/分子流实验结果      

为了更好地了解Na+和K+的动态变化,使用非损伤微测技术(NMT)来监测转基因和WT水稻根尖的Na+和K+流速。100 mM NaCl处理1 h后,所有测试的幼苗均显示出Na+外排。Na+在转基因水稻中的外排速率远高于WT(图1a)。同时,转基因水稻幼苗显示出K+内流,野生稻幼苗显示出K+外排(图1b)。因此,TaPUB15-D在水稻中的过表达明显增加了在盐胁迫下保K+和排Na+的能力。较低的Na+/K+比值确保转基因植株在高盐度条件下具有更好的耐盐性。

 

 

其他实验结果      

3个TaPUB15同源基因均高度保守。TaPUB15-D定位在细胞核和细胞质中。TaPUB15在幼苗根系表达量最高,其次是幼苗叶片、抽穗期根系和萌发期和幼苗期的根基部。在抽穗的节、茎和旗叶中表达量最低。在250 mM NaCl、50 μM ABA和4°C低温处理下,TaPUB15被强烈激活,但在16.1% PEG处理下TaPUB15被激活程度较低。TaPUB15-D过表达导致转基因水稻的根更长、更多。TaPUB15-D在水稻中的过表达增强了其耐盐性。转基因株系中OsP5CS1的转录水平与WT相比增加了近4倍。钾转运基因OsHKT1;1的表达被盐胁迫显著诱导。TaPUB15-D的过表达减少了Na+的积累,使水稻转基因株系在盐碱条件下保持相对较低的Na+/K+比值。TaPUB15-D的过表达增强了转基因拟南芥的耐盐性。  

 

结论    

作为世界上广泛种植的谷类作物,小麦是人类的主食,在全球粮食安全中起着至关重要的作用,但高盐,干旱和其他非生物胁迫严重限制了小麦的高产和稳产。为了应对非生物胁迫,植物物种已经进化出多种响应机制。本研究发现了一个U-box E3泛素连接酶基因TaPUB15,它可以改变转基因水稻的根系结构,使其根系更深、更多,提高水稻和拟南芥的耐盐性。因此,TaPUB15是一种有价值的基因资源,可以用于提高小麦的耐盐性,也可能用于其他作物。

 

测试液       0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, pH 5.7

 

仪器采购信息      

据中关村NMT产业联盟了解:中国农业科学院茶叶研究所于2015年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分别于2018年、2020年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1002/FES3.250

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:04


兰大王锁民:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐丨NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:木栓质通过排钠保钾及限制水回流促植物耐盐

期刊:Plant and Soil

影响因子:3.259

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Aliphatic suberin confers salt tolerance to Arabidopsis by limiting Na+influx, K+efflux and water backflow

作者:兰州大学王锁民、王沛

 

检测离子/分子指标  

Na+,K+

 

检测样品

拟南芥(WT和cyp86a1突变体)根,距根尖顶端600-800 μm的根表上的点

 

研究背景(来源:兰州大学官网)      

土壤盐渍化是严重制约植物生长和作物产量的主要非生物因素之一。耐盐机制的研究有助于改良植物的抗逆性,对农牧业生产及生态环境的恢复具有重要意义。   相对于盐生植物,非选择性的Na+吸收是大多数甜土植物对盐敏感的重要原因,在根系内皮层细胞壁上,一类保护性屏障木栓质被认为在限制Na+吸收方面发挥着重要作用,但其作用机制尚不明确。王锁民教授团队联合兰州大学萃英讲席教授、加拿大卡尔顿大学Owen Rowland教授团队,发现模式植物拟南芥中根内皮层木栓质能限制Na+通过跨细胞途径而非质外体途径流入维管组织,同时减少水分和K+向土壤的回流,从而赋予植物较强的耐盐性。

 

离子/分子流实验处理方法      

5周龄水培拟南芥,用50 mM NaCl处理7d

 

离子/分子流实验结果      

在对照条件下,野生型和cyp86a1突变体的根中有净Na+内流,但在50 mM NaCl处理下,净Na+流速转为外排(图1a-b)。当用50 mM NaCl处理时,cyp86a1突变体根中的净Na+外排比野生型根中的Na+外排显着降低了38.5%(图1b)。没有NaCl处理时,野生型和cyp86a1均存在净K+内流,尽管cyp86a1根中的K+内流速率比野生型低(图1c-d)。NaCl处理在野生型和cyp86a1根中均引起K+外排,但加入50 mM NaCl后,cyp86a1根中的净K+外排量比野生型中的K+外排量高1.96倍(图1c-d)。

 

其他实验结果      

CYP86A1的敲除突变增加了拟南芥对盐胁迫的敏感性。NaCl诱导野生型植物中CYP86A1的表达和木栓化。CYP86A1的突变改变了盐胁迫下离子的积累。cyp86a1根的其他阳离子的渗漏量均高于野生型植物的根。cyp86a1中的质外体示踪剂流量不超过野生型。CYP86A1的突变改变了拟南芥根的渗透系数。

 

结论      

与野生型植物相比,cyp86a1的脂肪族木栓质缺乏导致盐胁迫下离子和水更容易穿过内皮层,更多的Na+通过跨细胞径向转运途径进入中柱并最终到达叶片。这些额外的Na+对植物是有毒的,由于叶片K+的减少,增加了从根部通过细胞外屏障的外排,从而增强了毒性。

 

离子流实验使用的测试液      

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH6.0

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s11104-020-04464-w

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:17


北京林大陈少良:REM6.5 激活质膜质子泵促植物耐盐|NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:REM6.5 激活质膜质子泵促植物耐盐

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Populus euphraticaremorin 6.5 activates plasma membrane H+-ATPases to mediate salt tolerance

作者:北京林业大学陈少良、张会龙    

 

检测离子/分子指标

Na+,H+,K+      

 

检测样品

7日龄拟南芥(WT和转基因)根分生区(距根尖200µm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)      

Remorins(REM)在植物适应不利环境的能力中起着重要作用。PeREM6.5是胡杨,耐盐杨树中REM家族的一种蛋白质,是由愈伤组织,根和叶中的NaCl胁迫诱导的。我们从胡杨假单胞菌中克隆了全长PeREM6.5,并将其转化为大肠杆菌和拟南芥。PeREM6.5重组蛋白显着提高了胡杨质膜(PM)囊泡中的H ATPase水解活性和H+转运活性。酵母杂交分析表明,胡杨REM6.5与RPM1相互作用蛋白4(PeRIN4)相互作用。PeRI N4重组蛋白增强了PeREM6.5诱导的PM H+-ATPase活性的增加,在拟南芥中PeREM6.5的正向表达在存活率,根生长,电解质渗漏和丙二醛含量方面显着提高了转基因植物的耐盐性。过表达PeREM6.5的拟南芥植物在体内和体外试验中均保持较高的PM H+-ATPase活性。由于H+-ATPases促进了Na的挤出,PeREM6.5转基因植物的Na积累减少,而且H+泵引起了血浆膜的每极化,降低了盐碱化根系PM中去极化激活通道介导的K+损失,因此,我们得出以下结论:帽子PeREM6.5调节了PM中的H+-ATPase活性,从而增强了植物在盐度下保持离子稳态的能力。  

 

离子/分子流实验处理方法      

(1)125 mM NaCl处理12小时

(2)500 μM钒酸钠处理20分钟

 

离子/分子流实验结果      

使用NMT技术,在低Na+测试液中记录了来自对照和盐处理植物根部的Na+外排。NaCl处理(12 h)导致所有测试株系的Na+外排显著增加(图1A)。转基因植物在NaCl处理后表现出比WT植物更高的Na+外排(图1A)。在所有测试株系中,NaCl均增加了K+的外排,但WT中的K+损失高于转基因植物(图1B)。

在NaCl处理下,H+由内流转为外排,转基因植物中的H+外排显着高于野生型植物(图2A)。但是,盐诱导的H+外排被质膜(PM)H+-ATPase的特异性抑制剂钒酸钠消除(图2A)。该结果表明盐诱导的H+外排是由H+泵活性增加引起的。H+外排在转基因植物中更为明显的事实表明,转基因植物在NaCl胁迫下仍具有较高的H+泵活性。 PeREM6.5-转基因植物的根在盐胁迫下表现出比野生型植物的根更高的PM超极化(-63±2 mV),尽管在无对照植物中膜电位相似(-82±3 mV;图2B)。膜电位越负,说明PM中的H+泵活性越高。  

对PeREM6.5-转基因拟南芥中分离的PM囊泡进行了PM H+-ATPase活性的体外测定。与野生型相比,转基因植物通常表现出更高的ATP水解活性(2.1倍;图2C)。因此,PeREM6.5上调了转基因株系中PM H+-ATPase的活性。这一发现与转基因拟南芥根系中H+转运活性增加的体内协调一致(图2A)。综上所述,PeREM6.5可以提高转基因拟南芥中PM H+-ATPase的活性。

 

其他实验结果      

无论NaCl浓度如何,胡杨PeREM6.5在愈伤组织、根和地上部分均对NaCl胁迫有响应。 从胡杨叶中克隆了PeREM6.5的cDNA全长1130bp。PeREM6.5氨基酸序列与populus trichocarpa(PtREM)的相似性高。结构分析预测PeREM6.5蛋白质是典型的Remorin-C结构域。 共聚焦激光扫描显微镜结果表明,PeREM定位于PM和细胞质。此外,PeREM6.5与PM标记FM4-64部分共定位,表明PeREM6.5是与PM相关的蛋白质。

PeREM6.5与PeRIN4相互作用,提高胡杨PM H+-ATPase的酶活性。半定量逆转录PCR和RT-qPCR显示,OE2、OE15和OE21表达的PeREM6.5转录水平高于其他株系。PeREM6.5过表达提高了拟南芥的耐盐性。盐处理(12h)显著增加了所有试验株系的根细胞内Na+浓度。然而,转基因株系中的Na+特异性荧光低于野生型。与盐渍化根相比,在对照条件下荧光强度几乎无法检测。

 

结论      

基于我们的研究结果,我们得出结论:PeREM6.5介导了胡杨的H+泵活性。盐处理诱导了胡杨中REM6.5的表达,编码蛋白与PeRIN4相互作用,稳定了H+-ATPase复合物,从而提高了PM H+-ATPase的活性。因此,PeREM6.5-PeRIN4-蛋白复合物激活的H+-泵通过Ca2+-SOS途径促进Na+/H+反转运。此外,活化的PM H+-ATPase保留较少的去极化PM,限制K+通过DA-KORC和DA-NSCC外排。结果表明,盐碱环境下胡杨属植物保持了K+/Na+的动态平衡。  

 

离子流实验使用的测试液      

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM NaCl, 2.5% sucrose, pH 5.8

 

文章原文:https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/40/6/731/5775609

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:36


PP:外生菌根提升植物耐盐能力的新机理 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Paxillus  involutus Strains MAJ and NAU Mediate K/Na Homeostasis in Ectomycorrhizal Populus × canescens under Sodium Chloride Stress        

 

土壤盐渍化限制了农林业的生产。接种外生菌根(EM)真菌能够提高盐渍环境中林木的生物量。EM增加矿质营养吸收,减少对Na+的吸收。Paxillus involutus菌株MAJ和NAU是高度耐盐的真菌,增加盐胁迫下K+的吸收。    

另外,EM增加共生期间根部的Ca2+,Ca2+调节盐胁迫下的K+/Na+平衡,但是植物如何通过EM增加Ca2+影响K+/Na+平衡的相互关系仍不清楚,即EM真菌如何帮助植物耐盐。    

本研究使用非损伤微测技术测定了杨树根部和外生菌根真菌的H+、Na+、K+和Ca2+的离子图谱,发现EM改变植物在盐胁迫下的Ca2+流速,减少K+外流,促进H+吸收和Na+排出,即EM调节盐敏感杨树的K+/Na+平衡,进而提高杨树的抗盐性。                

图注:NaCl对杨树根部H+流的影响。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:44


山师EEB:囊泡运输相关蛋白LbSYP61参与二色补血草泌盐 | NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:囊泡运输相关蛋白LbSYP61参与二色补血草泌盐

期刊:Environmental and Experimental Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The SNARE protein LbSYP61 participates in salt secretion in Limonium bicolor  

作者:山东师范大学戎均康、王宝山、陈敏、Chaoxia Lu    

 

检测离子/分子指标

Na+    

 

检测样品

二色补血草第六个叶片    

 

中文摘要(谷歌机翻)    

土壤盐渍化是一个全球性问题,抑制了植物的生长并限制了作物的产量。盐生植物通过盐腺分泌过量的盐,从而避免了盐在其细胞内的过度积累,并保护了自己免受盐相关损害的伤害。但是,尚不清楚通过盐腺分泌盐的分子机制。在这里,我们使用布雷菲德菌素A(BFA),一种高尔基体介导的细胞分泌的特异性抑制剂,通过叶盘法和非侵入式测微法检测双色网状嗜盐菌柠檬酸中囊泡运输是否参与盐的分泌。实际上,在200μg/ ml BFA处理后,盐腺中的盐分泌被显着抑制,盐腺中的高尔基体被破坏,酸性磷酸酶活性被显着抑制。为了进一步检查囊泡运输在盐分泌中的作用,我们使用病毒诱导的基因沉默(VIGS)下调编码反式高尔基体定位的可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNARE)蛋白LbSYP61的基因。使LbSYP61沉默后,双色乳杆菌通过盐腺分泌盐的能力也显着降低。这些结果提供了直接的证据,表明水泡运输通过盐腺参与了盐的分泌,而水泡运输相关蛋白LbSYP61在此过程中起着重要作用。

 

离子/分子流实验处理方法    

Control: 霍格兰营养液培养28 d (0 mM NaCl)

NaCl: 200 mM NaCl

NaCl + DMSO(二甲基亚砜): 200 mMNaCl + 4% DMSO

NaCl + BFA(布雷菲德菌素): 200 mM NaCl +200 μg/ml BFA

NaCl – BFA: NaCl + BFA-treated samples transferred to 200 mM NaCl without BFA

 

离子/分子流结果    

为了进一步证实200μg/mL BFA能显著抑制盐腺的分泌活性,采用NMT技术直接测定了二色补血草叶表皮单个盐腺的Na+分泌速率。在用200mM NaCl处理的叶片后,单个盐腺体的Na+分泌速率增加到对照的28.5倍左右。4% DMSO处理对Na+分泌率无影响,但添加BFA使Na+分泌速率仅为200mM NaCl溶液处理的5.8%。将经BFA处理的叶子转移至不含BFA的200 mM NaCl中,Na+分泌率显著增加,达到200mM NaCl处理的44.7%。因此,囊泡抑制剂BFA可逆地影响盐腺的盐分泌。

 

其他实验结果    

BFA明显抑制盐分泌。分泌液中酸性磷酸酶活性的丧失进一步表明盐的分泌是通过囊泡转运发生的。BFA引起盐腺细胞器的超微结构改变。LbSYP61在200 mM NaCl处理下相对表达变化最大。 LbSYP61是一种典型的高度保守的Qc-SNARE蛋白。LbSYP61基因敲除导致盐分泌减少。

 

结论    

经200μg/mL BFA处理后,通过盐腺的盐分泌被显著抑制,盐腺中的高尔基体被破坏,酸性磷酸酶活性被显著抑制。为了进一步研究囊泡转运在盐分泌中的作用,我们使用VIGS来下调编码反高尔基体定位的SNARE蛋白的LbSYP61基因。沉默LbSYP61后,二色补血草通过盐腺分泌盐的能力也显著降低。这些结果为囊泡转运参与盐腺分泌提供了直接证据,而囊泡转运相关蛋白LbSYP61在这一过程中起着重要作用。

 

离子流实验使用的测试液    

0.15 mM KCl,0.1 mM NaCl,0.15 mM CaCl2, 0.3 mM MES,pH 6.0  

 

文章原文:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104076

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 08:54


EEB:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

基本信息

主题:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

期刊:Environmental and Experimental Botany

标题:The loss of RBOHD function modulates root adaptive responses to combined hypoxia and salinity stress in Arabidopsis

作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,扬州大学Wang Feifei    

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+、Cl-    

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距根尖0.4 mm根表上的点)和成熟区(距根尖5 mm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)    

自然界中的盐分胁迫通常伴随着土壤涝。施加的约束这种额外的胁迫对从根到芽的Na+和Cl-转运具有深远的影响,因此影响某些基本离子(例如K+或Ca2+)的稳态并影响植物的生长。但是,其基本机制仍然未知。在这项研究中,我们使用了生理学(离子通量测量MIFE)和成像(荧光染料)技术的比较调查呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(RBOHD)在糖尿病中的作用拟南芥根对盐度和低氧胁迫的综合反应。我们发现与单独的盐胁迫相比,胁迫对植物的损害更大,而rbohD突变体对盐的损害更大。与野生型(WT)相比,对两种处理均敏感。轻度缺氧应激(根系暴露到N2球形溶液中48  h)减少了盐度对N2强度的有害影响NaCl诱导的野生型根系钾离子流失;但是,在rbohD突变体。在盐处理过的植物中,缺氧的发生导致Na+和Cl-的吸收增加缺乏功能性RBOHD蛋白但不是野生型的植物。rbohD突变体缺乏胁迫下H2O2产生的能力并比WT积累更多的Ca2+和Na+盐度和综合压力。这些结果表明RBOHD在下游Ca2+信号和H2O2产生的调节,从而影响植物离子动态平衡,缺乏功能性RBOHD蛋白会损害植物的抗逆能力在盐度和综合压力下尽量减少Na+的积累。

 

离子/分子流实验处理方法    

(1)10日龄拟南芥幼苗(Col-0 and rbohD),在对照和低氧胁迫下(48 h incubation in N2-bubbled solution),50mM NaCl瞬时胁迫,测K+流速。

(2)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定Na+和Cl-流速。

(3)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定K+和Ca2+流速。  

 

离子/分子流结果    

在WT和rbohD突变体中,瞬时盐胁迫在根系伸长区和成熟区都诱导了显著的K+外排(图2A,B),伸长区的反应更强。在任何一个区域,rbohD和WT之间的K+损失没有显著差异(P<0.05)(图1A,B)。当幼苗在轻度缺氧条件下预处理,NaCl诱导的K+外排在WT植株的成熟区显著减弱,而rbohD植株的成熟区则不明显(图1D)。在伸长区,基因型之间没有这种差异(图1C)。然而,在rbohD和WT植物中,轻度缺氧预处理使NaCl诱导的K+从伸长区外排量减少了约2倍(图1A,C)。      

图1  

在用50 mM NaCl处理的根中,低氧导致rbohD突变体根部的净Na+和Cl-吸收瞬时增加(图2)。除了成熟区低氧诱导的Na+吸收外,WT根中没有观察到这种效应(图2B)。WT根中的净Na+内流量也显著低于rbohD突变体(图2B)。在这两个区域中,没有测量到对低氧处理响应的净K+流速的显著变化(图3A,B),并且低氧胁迫的开始引起了两个区域向瞬时净Ca2+流出的转变(图3C,D),两个基因型之间没有显着差异。然而,盐胁迫48h后,WT比rbohD突变体在伸长区有更多的Ca2+内流(图3C)。      

图2    

图3

 

其他实验结果    

盐分和低氧复合胁迫比盐胁迫对植物造成的危害更大。在盐胁迫和复合胁迫下,rbohD的H2O2产生受到干编码ROS产生、离子转运蛋白、ABA反应蛋白和缺氧反应蛋白的关键基因受到RBOHD突变的不同调控。

 

结论    

我们的研究结果表明,RBOHD蛋白活性的丧失增加了植物对缺氧和盐分胁迫的敏感性,这是由于H2O2的产生减少,降低了植物在盐分和复合胁迫下保持K+和减少Na+积累的能力。

 

离子流实验使用的测试液    

0.5 mM KCl , 0.1 mM CaCl2, pH 5.6

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847218315211

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:01


EEB林科院亚林所卓仁英:沙柳致病蛋白抑制植物耐盐能力 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:

Pathogenesis-related protein PR10 from Salix matsudana Koidz exhibits resistance to salt stress in transgenic Arabidopsis thaliana    

 

致病相关(PR)蛋白参与植物防御,其具有多种功能适应性,有助于抵抗各种病原体、提高环境胁迫耐受性。沙柳是一种生长迅速的柳树品种,可以耐受许多不利环境。    

 

中国林科院亚热带林业研究所卓仁英研究员课题组在Environmental and Experimental Botany上发表了一篇文章,题目为“Pathogenesis-related protein PR10 fromSalix matsudanaKoidz exhibits resistance to salt stress intransgenicArabidopsis thaliana”,主要探究PR蛋白在植物耐盐机制中起到的作用。    

 

前期的比较蛋白质组学分析表明:沙柳PR蛋白(SmPR10)较为丰富,经过100 mM NaCl处理后表达上调。本实验以沙柳为材料,克隆并鉴定了SmPR10基因,以验证其在耐盐性中的作用。SmPR10的氨基酸序列与紫苏柳和毛白杨的PR蛋白的序列同源性分别为98%和93%。SmPR10定位在拟南芥原生质体的胞质中,根的转录及蛋白水平较高,且100mM NaCl处理后表达上调。免疫定位分析发现,韧皮部纤维细胞和根木质部中特异性的检测到SmPR10。而且,SmPR10的异质过表达提高了转基因拟南芥的耐盐性,具体表现在根长度、根数量、Na+流速、以及叶绿素含量、MDA含量、电导率等生理参数及SOD和POD酶活性水平。

 

 

拟南芥根部Na+流检测图

 

对照组、盐胁迫组拟南芥根部Na+流结果。正值表示外排

 

其中,Na+流速利用基于非损伤微测技术进行检测,发现正常条件下,转基因组与野生对照组的Na+外排相似。但是,100mM NaCl处理后,转基因组的Na+外排明显增加。这说明:相比于野生型,SmPR10过表达幼苗根部的Na+外排能力更高,从而更加耐盐。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:13


中国农科院:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐 | NMT农作物耐盐创新科研平台

基本信息

主题:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐

期刊:The Crop Journal

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Mutagenesis revealsthat the rice OsMPT3 gene is an important osmotic regulatory factor

作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、黄升财    

 

检测指标

Na+、K+、Ca2+    

 

检测样品

水稻根根毛区(距根尖10mm的根表上的点)

 

离子流实验处理方法    

将2周龄幼苗(WT和突变体)置于含有120mmol·L-1NaCl的霍格兰营养液中24h。

 

离子流结果    

当幼苗在适宜的培养液中生长时,mpt30突变体和WT在根尖伸长区的Na+流速呈现出相似的变化趋势,但mpt30突变体在8.5min后表现出比WT更低的Na+外排量(图a)。当幼苗在120mmol·L-1NaCl溶液中暴露时,mpt30突变体和WT均表现出逐渐增加的Na+外排趋势,但与WT相比,突变体在根尖伸长区的Na+外排速率显著降低(图b)。与Na+相比,突变体和WT在良好的培养条件下都表现出K+在伸长区的内流,并且突变体的K+内流速率明显高于WT(图c)。盐胁迫下,mpt30突变体的K+流速由内流转化为外排,而WT中K+的内流速率逐渐降低,并在9min后表现出明显的外排(图d)。当水稻幼苗在适宜的溶液中生长时,突变体和WT都表现出随时间逐渐减少的Ca2+外排,但是mpt30突变体显示出相对于WT显著增加的Ca2+外排速率(图e)。盐胁迫下,突变体和WT的Ca2+流速分布呈现相似的趋势,mpt30和WT的Ca2+外排速率均显著高于良好培养(图f)。 无论是在适宜培养还是盐胁迫下,mpt30突变体的根尖Na+净流速均显著低于WT。在良好培养条件下,突变体中Na+的平均外排量下降了76.7%,在盐胁迫下下降了60.2%(图g)。与Na+相反,在良好培养条件下,K+呈内流趋势,突变体的平均K+内流速率高于WT。然而,在盐胁迫下,WT中的K+呈现内流,而mpt30突变体则表现出K+外流(图h)。盐胁迫增加了突变体和野生型水稻的Ca2+外流;然而,无论是在适宜条件下培养还是在NaCl胁迫下,mpt30突变体的Ca2+净外排量都比WT净外排量高(图i)。        

Fig.3–Flux profiles of Na+, K+and Ca2+in roottip elongation zones of 7-day-oldrice seedlings. (a)Net Na+fluxes under favorable culture. (b) Net Na+fluxes under culture with a 120 mmol·L-1NaCl solution. (c) Net K+fluxes under favorable culture. (d) Net K+fluxes under salt stress.(e) Net Ca2+fluxes under favorable culture. (f) Net Ca2+fluxes under culture with a solution of 120 mmol·L-1 NaCl. Net effluxes areindicated by positive and net influxes by negative values. (g) Mean Na+flux. (g) Mean K+flux. (i) Mean Ca2+flux. WT, wildtype.

 

其他实验结果    

OsMPT3;1与OsMPT3;2是同源基因。突变体对盐胁迫的耐受性更低。在盐胁迫下,OsMPT3s基因的突变下调了ATP酶基因的表达。突变体叶片中ATP、P、K+、Na+和Ca2+的分布发生了变化。突变体对ATP表现出较高的敏感性。突变体能引起转录水平的改变。OsMPT3;2基因的突变改变了差异代谢物的分布。        

 

结论    

OsMPT3基因调节了盐胁迫下水稻磷转运和ATP合成的能量供应,引发了参与渗透调节的离子和代谢物积累的变化,从而提高了水稻的耐盐性。本研究证明了CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物功能基因研究中的有效应用。

 

离子流实验使用的测试液    

1.0 NaCl,0.1 CaCl2,0.1 KCl,pH 5.8    

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514120300313

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:17


J Exp Bot:调节拟南芥盐耐受性的新SOS通路 | NMT植物耐盐创新平台

基本信息

主题:调节拟南芥盐耐受性的新SOS通路

期刊:Journal of Experimental Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The protein kinase complex CBL10–CIPK8–SOS1 functions inArabidopsis to regulate salt tolerance 作者:海南大学江行玉、周扬 doi:10.1093/jxb/erz549    

 

检测指标

Na+    

 

检测样品

拟南芥(WT和cipk8突变体)叶肉组织

 

离子流实验处理方法    

7日龄的拟南芥幼苗在含有100 mM NaCl的MS平板中生长24小时

 

Na+流结果    

经NaCl处理的WT和cipk8突变体叶片均表现出Na+外排特征。比较分析表明,盐胁迫条件下野生型叶片的Na+外排速率比cipk8突变体叶片快5倍。

 

其他实验结果    

CIPK8和SOS1共定位于细胞质。CIPK8基因在不同组织中均有表达,但存在差异,并且其表达受盐胁迫的诱导。T-DNA的插入完全消除了CIPK8基因在cipk8植物中的表达。CIPK8和SOS2的缺失使sos2cipk8双突变体对盐胁迫高度敏感。重表达CIPK8足以部分恢复cipk8或sos2cipk8的耐盐能力。CIPK8可以直接与CBL1、CBL5和CBL10相互作用。在由CBL10、CIPK8和SOS1组成的SOS途径分支中,这三个基因的功能缺失突变导致对NaCl处理的敏感性增加。CBL10-CIPK8复合物正调控SOS1-Na+/H+逆向转运蛋白活性,CBL10-CIPK8-SOS1途径能有效地促进盐胁迫下酵母细胞对过量Na+的转运。当拟南芥暴露于盐度增加的条件下时,CBL10-CIPK8通过磷酸化SOS1 C端的相同调节位点(S1136和S1138)激活SOS1。

 

结论    

CIPK8在其自身启动子的驱动下普遍表达于根部,因此CIPK8可能在除维管束组织外的其他部位调控SOS1同源物介导的Na+外排。根表皮与中柱间相互平衡的Na+外排活性可由两条不同的途径(分别依赖CIPK8和SOS3)来控制,这可能是促进植物耐盐性的关键因素。然而,关于CIPK8和SOS3依赖型通路之间关系的假设需要进一步研究。

 

离子流实验使用的测试液    

0.5 mM NaCl,pH5.8    

 

文章原文:https://academic.oup.com/jxb/article/71/6/1801/5671711

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 05:34


Hortic Res:NMT结合根系转基因技术快速验证耐盐基因功能

基本信息

主题:NMT为磷脂丝胺酸合成酶调控作物耐盐提供直接证据

期刊:Horticulture Research

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Overexpression ofphosphatidylserine synthase IbPSS1 affords cellular Na+homeostasisand salt tolerance by activating plasma membrane Na+/H+antiportactivity in sweet potato roots

作者:江苏师范大学孙健、李宗芸    

 

检测指标

Na+、H+、Ca2+    

 

检测样品

甘薯幼苗的转基因根(TRs)以及WT和转基因株系的不定根(ARs)

 

离子流实验处理方法    

4.1预处理

①200 mM NaCl处理24小时,检测TRs和ARs伸长区(距根尖1.5、2.0、3.0 mm的根表上的点)和成熟区(距根尖10、12、15 mm的根表上的点)Na+和H+流速。

②检测WT和转基因株系伸长区和成熟区在200mMNaCl处理9d的Na+流速。

③检测150mM NaCl胁迫WT和转基因系根伸长区(距根尖2mm的根表上的点)的Ca2+流速。

④外源血磷脂酰丝氨酸(LPS)预处理的WT,在NaCl胁迫48h后,测定根系伸长区Na+流速

⑤LPS预处理的WT,在NaCl处理10min后,测定根伸长区(距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的点)Ca2+流速。

⑥LPS预处理的WT,测定10mM H2O2处理,根伸长区(距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的点)Ca2+流速。

 

4.2瞬时处理

①150 mM NaCl和10 mM H2O2瞬时处理 TRs和ARs伸长区(距尖端2 mm的根表上的点)记录Ca2+流速。

②10mM H2O2瞬时处理WT和转基因植株根伸长区(距尖端2 mm的根表上的点)记录Ca2+流速。

 

 Na+、H+、Ca2+流结果        

5.1IbPSS1过表达甘薯根系细胞Na+稳态改变 在NaCl(200mM)胁迫24h后,ARs和TRs的所有被测根区(伸长区和成熟区)都显示出明显的Na+外排(图1A),而在TRs中观察到比ARs更明显的Na+外排。TRs两个根区的平均Na+外排速率分别比ARs高2.5倍和2.3倍(图1A、B)。相应地,在ARs和TRs的两个根区记录到明显的H+内流(图1C)。与Na+外排相似,TRs两个根区的H+内流明显高于ARs(图1D)。在没有NaCl胁迫的情况下,ARs和TRs之间没有观察到Na+或H+流速的差异(数据未展示)。这些结果表明,IbPSS1过表达通过激活PM-Na+/H+逆向转运体活性来抑制细胞Na+的积累。

5.2IbPSS1在甘薯根中的过表达增强了PM-Ca2+通道对NaCl和H2O2的敏感性

为了研究IbPSS1对盐渍甘薯根系Ca2+转运的影响,我们测定了NaCl诱导的瞬时Ca2+流速。NaCl(150mM)在ARs的伸长区诱导了一个瞬时且逐渐减少的Ca2+外排,在NaCl处理20min后恢复到对照水平(图2A)。我们没有观察到盐胁迫下ARs中Ca2+内流明显增加。然而,NaCl诱导TRs伸长区的Ca2+外排量远低于ARs(图2A)。在TRs中,我们观察到添加NaCl后,从0分钟到10分钟,NaCl诱导的Ca2+外排逐渐减少,并且在NaCl处理10分钟后,Ca2+流出明显转变为Ca2+内流(图2A)。这些结果清楚地表明IbPSS1的过表达增强了甘薯根PM- Ca2+通道对NaCl胁迫的敏感性。 我们进一步比较了H2O2诱导的ARs和TRs伸长区的Ca2+流速。H2O2(10mM)诱导了ARs中Ca2+的立即内流。H2O2处理下的平均Ca2+内流速率达到23 pmol cm-2s-1(图2B)。H2O2诱导TRs伸长区Ca2+内流较ARs明显。TRs中的平均Ca2+内流率达到60 pmol cm-2s-1(图2B)。这些结果表明,在TRs中PM-Ca2+通道对H2O2的敏感性也增强。

5.3IbPSS1过表达提高转基因甘薯的耐盐性

为了确定IbPSS1是否能在整个植株水平上提高耐盐性,三个具有最高IbPSS1转录水平的再生转基因系(L11、L17和L19)被用于进一步的生理特性鉴定。对WT和IbPSS1转基因苗进行NaCl(200mM)处理9天。结果发现,三个转基因品系盐渍根的伸长区和成熟区的Na+净外排量显著高于野生型(图3G)。此外,在IbPSS1高表达幼苗的根部,PM-Ca2+渗透通道对NaCl和H2O2的敏感性增强(图3H,J)。

在NaCl(200mM)胁迫48h后,LPS预处理的WT根系伸长区Na+外排量比未处理的增加了65%(图3C)。此外,由NaCl胁迫(150mM;在NaCl处理10 min后开始测量Ca2+流速;图3D)和H2O2(10 mM;H2O2处理后立即开始测量Ca2+流速;图3E)诱导的平均Ca2+内流速率在LPS预处理的根中比未处理的根增强更多。

 

其他实验结果    

IbPSS1参与了磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)的合成。高效甘薯根系转基因体系可以有效地用于确定相关基因在介导甘薯根系Na+稳态中的作用。IbPSS1过表达在全株水平上提高了转基因甘薯的耐盐性。

 

结论    

IbPSS1通过促进根系Na+稳态和Na+外排来增强甘薯的耐盐性,而后一过程可能是通过PS增强根内Ca2+信号来控制的。

 

离子流实验使用的测试液

0.5 mM NaCl,0.1 CaCl2,pH 6.0

 

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41438-020-00358-1

 

讲解视频:

NMT结合根系转基因技术快速验证基因功能(上)

NMT结合根系转基因技术快速验证基因功能(下)

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 06:02


Plant Cell Environ:NMT为褪黑素改善植物耐盐能力提供直接证据 | NMT农作物耐盐创新科研平台

基本信息

主题:NMT为褪黑素改善植物耐盐能力提供直接证据

期刊:Plant Cell Environment

研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台

标题:Melatonin improves rice salinity stress tolerance by NADPH oxidase-dependent control of the plasma membrane K+transporters and K+homeostasis

作者:河南农业大学赵全志、刘娟    

 

检测指标 K+、Ca2+    

 

检测样品

1)水稻根伸长区(距根尖1.2-1.5 mm)

2)水稻根成熟区(距根尖12-15mm)

3)拟南芥伸长区(距根尖0.5 mm)

 

离子流实验处理方法    

1)预处理实验 用不同浓度的褪黑素(0、10、20、50、100μM)处理水稻根,处理时间分别为0、1、12、24、48h,然后暴露于含有100 mM NaCl的BSM溶液中1h,以达到稳定的K+外流水平。然后从根系伸长区测量稳态K+流速约2min。

2)瞬时处理实验 在对照条件下测量5分钟的净流速,然后

①盐处理(100mM NaCl),检测水稻根伸长区和成熟区的K+流速

②氧化应激处理(10 mM H2O2或0.3 mM CuCl2+1mM Na-ascorbate, Cu/A),检测水稻根伸长区的K+和Ca2+流速

③盐处理(100mM NaCl),检测拟南芥野生型Col-0,atrbohD和atrbohF突变体5日龄幼苗根系伸长区的K+流速

检测25min。

 

K+流 Ca2+流结果  

用不同浓度的褪黑素(0、10、20、50和100μM)预处理水稻根24小时,或用20μM褪黑素预处理不同的时间(0、1、12、24和48 h)。褪黑素以剂量和时间依赖的方式降低了盐诱导的水稻根部伸长区的K+流出(图1a,b)。最有效的组合是20μM褪黑素预处理24小时;这种结合用于水稻的所有进一步研究。

然后,我们研究了在褪黑素(Mel)预处理的根中瞬时NaCl处理的K+流速动力学。向容器中添加100 mM NaCl会导致水稻植物的伸长区和成熟根区大量的K+流出(图2a,c)。根区之间的K+流出量显着不同,其中伸长区中的K+流出量比成熟区中的K+流出量高一个数量级。与非褪黑素预处理(Mock)相比,褪黑素预处理显着降低了两个根部区域的盐诱导的K+流出(图2)。未经处理的根,伸长和成熟根区的平均K+流出值分别为1,529和205 nmol m-2s-1,而经过预处理的根,分别为632和78 nmol m-2s-1。所有这些结果表明,褪黑激素能够使水稻根部更好地保留K+,其中主要作用是在伸长区中观察到。

为了评估褪黑素对氧化胁迫下根系反应的影响,测量了10 mM H2O2和羟基自由基(由Cu/A混合物生成)处理前后根伸长区的瞬时K+和Ca2+流速。在伸长区,外源Cu/A(0.3/1mM)诱导大量K+外流(图3b);用褪黑素预处理的根使其减少了近3倍。Mel预处理的根和Mock对照对10mMH2O2处理的反应无显著性差异(图3a)。

ROS引发的K+跨质膜(PM)外流通常伴随着植物根部的Ca2+内流,这种ROS诱导的Ca2+吸收量与小麦和大麦的耐盐性呈负相关。因此,我们测量了PM-Ca2+渗透通道对10mM H2O2和Cu/A的敏感性(图3)。结果反映了K+流速的结果(图5c,d)。两种处理均引起根伸长区瞬时净Ca2+吸收。褪黑素预处理已使根Ca2+渗透性离子通道对羟基自由基显着脱敏(Cu / A处理;图3d),而对10 mM H2O2处理的反应没有显著差异(图3c)。

DPI治疗显著消除了褪黑素对盐诱导的K+外流的有益影响(图2b,d)。证实了这些药理学发现,研究了在其中的ROS受到显着抑制的拟南芥突变体atrbohD和atrbohF,以评估盐分条件下褪黑素介导的K+流速在根伸长区中与特定NADPH氧化酶同工型之间的可能因果关系(图 4)。与野生型拟南芥Col-0相比,在atrbohD和atrbohF植株中,NaCl诱导的净K+流出量更大。在atrbohD和atrbohF中,褪黑素预处理对K+流速的改善作用在野生型植物(图4a)中完全消失(图4b-d)。综上所述,这些结果表明,盐胁迫下褪黑素诱导的K+保留增强需要RBOH依赖的ROS信号。

 

其他实验结果

NADPH氧化酶阻断剂DPI消除了褪黑激素的有益作用。褪黑激素分别在根尖和成熟区诱导了585个和59个差异表达基因。褪黑激素诱导根尖的几种编码呼吸爆发NADPH氧化酶(OsRBOHA和OsRBOHF),钙调神经磷酸酶B样/钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(OsCBL/OsCIPK)的DEG的表达增加。褪黑激素增强了钾转运蛋白基因(OsAKT1,OsHAK1和OsHAK5)的表达。

 

结论

褪黑素增强了水稻的耐盐性,是因为它具有更好的K+保留能力。盐诱导的ROS积累是植物根系K+流失增加的原因之一。氧化应激诱导的褪黑素K+外排是盐胁迫下K+保持能力增强的原因之一。同时,药理学和遗传学结果表明褪黑素调节K+稳态依赖于OsRBOHF。后者是通过褪黑素清除羟基自由基以及根部尖端的几个K+吸收转运系统(尤其是OsHAK5)的转录上调来实现的。

 

离子流实验使用的测试液

0.5 mM KCl,0.1mMCaCl2, PH5.8

 

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.13759

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:23


农作物耐盐创新科研平台:Nature Communications | 中农学者揭示植物重要抗盐碱机制

  • 期刊:Nature Communications          
  • 主题:钙离子结合蛋白编码基因的自然变异赋予玉米耐盐碱性          
  • 标题:Natural variation of an EF-hand Ca2+-bindingprotein coding gene confers saline-alkaline tolerance in maize        
  • 影响因子:11.878        
  • 检测指标: Na+、H+ 流速          
  • 检测样品:玉米根分生区(距根尖约500μm)        
  • Na+、H+流实验处理方法:

Na+:5日龄的玉米幼苗,100mM NaCl(pH 8.0)处理24h后,正常缓冲液/50μM阿米洛利处理30min

H+:5日龄的玉米幼苗碱处理(pH 8.0)24h/盐碱处理(100mM NaCl,pH 8.0)24h    

  • Na+、H+流实验测试液成份:0.1mM KCl,0.1mM CaCl2、Na+:0.1mM CaCl2、0.1mM KCl,0.3mM MES和0.5mM NaCl,pH 6.0、H+:0.1mM CaCl2、0.1mM KCl和0.3mM MES,pH 7.0            
  • 作者:中国农业大学蒋才富、曹一博

 

中文摘要(谷歌机翻)

钠(Na +)毒性是盐碱胁迫对农作物造成的主要损害之一。  

在这里,我们显示天然玉米自交系显示出芽Na +含量和盐碱(NaHCO3)耐受性的显着差异,并揭示了ZmNSA1(盐碱条件下的Na +含量)通过全基因组关联赋予了NaHCO3条件下芽Na +的变异。研究。ZmNSA1的缺乏通过增加根系Na +的流出而促进芽Na +稳态。自然发生的4 bp缺失会降低ZmNSA1 mRNA的翻译效率,从而促进Na +稳态。  

我们进一步表明,在盐碱条件下,Ca2 +结合到ZmNSA1的EF-手结构域,然后通过26S蛋白酶体触发其降解,这反过来又增加了PM-H + -ATPases(MHA2和MHA4)的转录水平。增强SOS1 Na + / H +反转运蛋白介导的根Na +外排。  

我们的研究揭示了Ca2 +触发的盐碱耐受性的机制,并为选育耐盐碱玉米品种提供了重要的基因靶标。

 

英文摘要

Sodium (Na+) toxicityis one of the major damages imposed on crops by saline-alkaline stress.

Here we show thatnatural maize inbred lines display substantial variations in shoot Na+ contentsand saline-alkaline (NaHCO3) tolerance, and reveal that ZmNSA1 (Na+ Contentunder Saline-Alkaline Condition) confers shoot Na+ variations under NaHCO3condition by a genome-wide association study. Lacking of ZmNSA1 promotes shootNa+ homeostasis by increasing root Na+ efflux. A naturally occurred 4-bpdeletion decreases the translation efficiency of ZmNSA1 mRNA, thus promotes Na+homeostasis.

We further show that,under saline-alkaline condition, Ca2+ binds to the EF-hand domain of ZmNSA1then triggers its degradation via 26S proteasome, which in turn increases thetranscripts levels of PM-H+-ATPases (MHA2 and MHA4), and consequently enhancesSOS1 Na+/H+ antiportermediated root Na+ efflux.

Our studies reveal themechanism of Ca2+-triggered saline-alkaline tolerance and provide an importantgene target for breeding saline-alkaline tolerant maize varieties.

 

文章链接:   https://www.nature.com/articles/s41467-019-14027-y

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:20


Plant J:拟南芥WRKY8与VQ9调节盐胁迫耐受性

2013年03月02日,中科院西双版纳热带植物园余迪求、胡彦如用NMT在Plant Journal上发表了标题为Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance的研究成果。

 

访谈:Plant Biotechnol J抗盐文章NMT思路

 

  • 期刊:Plant Journal
  • 主题:拟南芥WRKY8与VQ9调节盐胁迫耐受性
  • 标题:Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance
  • 影响因子:6.582
  • 检测指标:K+流速
  • 作者:中科院西双版纳热带植物园余迪求、胡彦如

 

英文摘要


The WRKY transcription factors have been demonstrated to play crucial roles in regulating stress responses; however, the exact mechanisms underlying their involvement in stress responses are not fully understood.

Arabidopsis WRKY8 was predominantly expressed in roots and was highly upregulated by salt treatment. Disruption of WRKY8 rendered plants hypersensitive to salt, showing delayed germination, inhibited post‐germination development and accelerated chlorosis. Further investigation revealed that WRKY8 interacted with VQ9, and their interaction decreased the DNA‐binding activity of WRKY8.

The VQ9 protein was exclusively localized in the nucleus, and VQ9 expression was strongly responsive to NaCl treatment. Mutation of VQ9 enhanced tolerance to salt stress, indicating that VQ9 acts antagonistically with WRKY8 to mediate responses to salt stress. The antagonist functions of WRKY8 and VQ9 were consistent with an increased or reduced Na+/K+ concentration ratio, as well as contrasting expression patterns of downstream stress‐responsive genes in salt‐stressed wrky8 and vq9 mutants.

Moreover, chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays showed that WRKY8 directly bound the promoter of RD29A under salt conditions. These results provided strong evidence that the VQ9 protein acts as a repressor of the WRKY8 factor to maintain an appropriate balance of WRKY8‐mediated signaling pathways to establish salinity stress tolerance.

 

中文摘要(谷歌机翻)


WRKY转录因子已被证明在调节压力反应中起关键作用。然而,它们参与应激反应的确切机制尚不完全清楚。

拟南芥WRKY8主要在根中表达,并通过盐处理高度上调。WRKY8的破坏使植物对盐高度敏感,表现出延迟的发芽,抑制了发芽后的发育并加速了萎黄病。进一步的研究表明,WRKY8与VQ9相互作用,并且它们的相互作用降低了WRKY8的DNA结合活性。

VQ9蛋白专门位于细胞核中,并且VQ9表达对NaCl处理有强烈反应。VQ9突变增强了对盐胁迫的耐受性,表明VQ9与WRKY8拮抗,介导对盐胁迫的响应。WRKY8和VQ9的拮抗剂功能与Na+ / K+浓度比的增加或降低,以及盐胁迫的wrky8和vq9突变体中下游胁迫反应基因的相反表达模式一致。

此外,染色质免疫沉淀(ChIP)分析表明,WRKY8在盐条件下直接结合RD29A的启动子。这些结果提供了有力的证据,表明VQ9蛋白可作为WRKY8因子的阻遏物,以维持WRKY8介导的信号通路的适当平衡,从而建立盐度胁迫耐受性。

 

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.12159

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:31


《草业科学》盐胁迫下野牛草相连分株根尖钙离子流变化(根尖钙流速)

  • 期刊:草业科学
  • 标题:盐胁迫下野牛草相连分株根尖钙离子流变化
  • 样品:野牛草
  • 检测指标:Ca2+
  • 作者:中国林业科学研究院林业研究所钱永强、罗迪

 

NMT成果总被引1500+学者孙健:NMT非损伤微测技术在植物抗逆研究中的应用

 

摘 要

克隆植物对异质生境具有不同的可塑性反应。本研究以克隆植物野牛草(Buchloe dactyloides)相连姊妹分株为材料,利用非损伤微测技术,通过测定正常条件和NaCl胁迫下,野牛草克隆片段姊妹株根尖Ca2+净流速量的变化规律,研究克隆植物根尖Ca2+流对NaCl胁迫的响应,及生理整合对相连克隆构件根尖Ca2+流的调控作用。

结果表明,NaCl胁迫促进了野牛草姊株和妹株根尖Ca2+外流,且Ca2+外流主要通过位于质膜上的电压依赖型钙泵完成。野牛草克隆分株间存在NaCl胁迫信号的整合,调控了NaCl胁迫下野牛草分株根尖Ca2+流的变化。Ca2+参与克隆分株对异质营养的感知和应答,调控了克隆分株间的营养生理整合。

 

文章链接

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:36


《中国农业科学》根系局部NaCl处理对葡萄植株伤害度、Na+积累和碳氮分配的影响(根系钠流速)

  • 期刊:中国农业科学
  • 标题:根系局部NaCl处理对葡萄植株伤害度、Na+积累和碳氮分配的影响
  • 样品:葡萄根系
  • 检测指标:Na+
  • 作者:山东农业大学园艺科学与工程学院孙红、姚玉新

 

摘 要

【目的】盐胁迫严重影响果树作物产量及品质。自然条件下,土壤中盐分浓度不均一,同一植株根系不同部位所处的盐环境不同。本文旨在测定根系局部盐处理对葡萄植株的伤害程度,并从Na+积累特性和碳氮分配角度揭示非处理侧根系缓解盐伤害的机理。

【方法】利用分根栽培控制根系盐环境,根系两侧NaCl浓度(mmol·L-1)设置为0/0、0/50、50/50、0/100、100/100 5种处理。通过测定叶绿素、丙二醛(MDA)和叶绿素荧光参数来反应植株伤害程度;通过测定Na+含量、离子流和根域介质电导率来检测Na+体内运转特性;通过测定氮肥利用率和碳氮分配率分析不同盐处理下各组织碳、氮水平。

【结果】处理15 d和30 d时,双侧均匀盐处理显著降低叶绿素含量,提高叶片和根系MDA水平;同浓度单侧盐处理能有效缓解叶绿素下降和MDA积累。Fv/Fm、ETR等叶绿素荧光参数测定表明了相似的结果。以上结果表明,单侧盐处理下,非处理侧根系能有效减轻盐对葡萄植株的伤害。处理15 d时,各种方式的NaCl处理均不同程度增加了根系和叶片Na+含量;尤其是在单侧盐处理下,非处理侧根系Na+含量显著增加;与同浓度双侧均匀盐处理相比,单侧盐处理显著降低了叶片Na+水平,100 mmol·L-1单侧盐处理显著降低了处理侧根系Na+浓度。非盐处理对照根系Na+流为内运;处理24 h时,双侧盐处理的根系外排Na+,100 mmol·L-1单侧盐处理下非处理侧根系Na+流转变为外运。此外,单侧盐处理下,非处理侧根系周围栽培介质电导率较对照显著提高。以上结果表明,处理侧根系吸收的Na+能从非处理侧根系排出体外,避免处理侧根系和叶片Na+大量积累。根系双侧NaCl处理显著降低了氮肥利用率,且与处理浓度有关;单侧盐处理能减缓氮肥利用率的下降,并且0/100 mmol·L-1处理下,非处理侧根系氮肥利用率较对照显著提高。双侧盐处理尤其是100 mmol·L-1重度盐胁迫不利于氮向叶片和根中分配,而促进了氮向多年生蔓中分配,利于氮的储存。而单侧盐处理降低了多年生蔓中氮的储藏,同时缓解了叶片和根系中氮分配率的下降。双侧盐处理降低了叶片和根中碳分配率,单侧盐处理能缓解叶片碳分配率的下降,提高盐处理下根系碳分配率。50和100 mmol·L-1盐处理对一年生蔓和多年生蔓碳的分配率具有不同的影响,50 mmol·L-1单、双侧盐处理提高了多年生蔓的碳分配率,而100 mmol·L-1单、双侧处理降低了多年生蔓的碳分配率。

【结论】与均匀盐处理相比,同浓度单侧盐处理对葡萄植株的伤害程度较轻。盐处理侧根系吸收的Na+可运输到非处理侧根系,进而排出体外,降低叶片Na+积累水平。非处理侧根系能缓解盐胁迫导致的叶片和根系碳、氮分配率的下降。

 

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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:40


《麦类作物学报》盐胁迫对燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累的影响(根系钠钾流速)

  • 期刊:麦类作物学报
  • 标题:盐胁迫对燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累的影响
  • 样品:燕麦幼苗根系
  • 检测指标:Na+、K+
  • 作者:内蒙古农业大学农学院海霞

 

摘 要

为了解盐胁迫下燕麦幼苗Na+、K+吸收和离子积累规律,以燕麦品种中耐盐性较强的Vao-9和耐盐性较弱的白燕5号为试验材料,用离子流检测技术研究了70mmol·L-1盐(NaCl和Na2SO4摩尔比1∶1混合)胁迫0、24、48和72h后,幼苗根系Na+、K+流速、流向,并测定根、茎、叶中Na+、K+、Ca2+、Mg2+积累量。

结果表明,盐胁迫48h后,根系Na+外排速率显著增加(P<0.05),且Vao-9的Na+外排速率显著高于白燕5号;K+外排速率随胁迫时间的延长呈增加趋势,Vao-9的K+外排速率显著低于白燕5号;燕麦在盐胁迫下体内Na+增加,K+下降,Ca2+、Mg2+变化不明显,但各器官中4种离子分配有差别;盐胁迫72h时,Vao-9叶中Na+分配较白燕5号少5.2%,茎中多7.4%;Vao-9叶和茎中K+分配较白燕5号分别多4.4%和2.5%,Ca2+分配分别多3.5%和3.8%;叶片Ca2+积累量增加且Vao-9始终大于白燕5号,两品种茎中Ca2+、Mg2+积累量在胁迫72h时差异显著,Vao-9叶中Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+值均较白燕5号低。

这说明较强的Na+外排能力和K+保持能力以及离子在植株各器官的合理分配是耐盐品种适应盐胁迫的重要途径。

 

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作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:42


《西北农业学报》泡桐1201’幼苗对钠盐胁迫的生理响应(根系钠钾氢钙流速)

  • 期刊:西北农业学报
  • 标题:‘泡桐1201’幼苗对钠盐胁迫的生理响应
  • 样品:“泡桐1201”根系
  • 检测指标:Na+、K+、H+、Ca2+
  • 作者:河南农业大学茹广欣、朱秀红

 

摘 要

探讨‘泡桐1201’幼苗对盐胁迫的应答机制,为选育耐盐碱性作物,大力推广该树种提供科学依据。

以30d‘泡桐1201’幼苗为材料,设置5组不同浓度梯度的盐胁迫处理,分析幼苗生理状况,通过测定幼苗的株高和主根长,植株根、茎、叶的鲜质量和干质量,叶片的叶绿素质量分数,叶和根的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、过氧化氢酶(CAT)活性以及根系Na+、K+、H+和Ca2+的流速等指标,分析其生理方面、抗氧化系统以及离子流方面对盐胁迫的响应。结果表明,随着盐胁迫浓度增加,‘泡桐1201’幼苗生长受到的抑制增强,根长、株高、鲜质量和干质量均逐渐下降,地上部和地下部生物量均呈下降趋势。

SOD活性、POD活性和CAT活性均先升高后降低,SOD活性和CAT活性变化趋势一致,均在100mmol·L-1时达到最大值;叶绿素质量分数呈现逐渐减少趋势。随着盐胁迫浓度的增大,根系Na+外排速率先增大后减小,在100mmol·L-1达到最大值,以此来维持植物细胞的离子平衡,降低盐胁迫对植物的危害。K+流速均表现为外排,外排速率随着盐胁迫浓度增加而增大。H+主要表现为内流,并且随着盐胁迫浓度的增加,内流速率先增加后减小。Ca2+流速均表现为内流,并且随着盐胁迫浓度增大流速增大。

盐胁迫导致‘泡桐1201’幼苗株高、主根长、根茎叶的干质量和鲜质量受到抑制;‘泡桐1201’幼苗在盐浓度为0~50mmol·L-1胁迫下能够正常生长,在200mmol·L-1甚至出现致死的情况。

 

文章链接

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:44


NMT盐胁迫综述 | 昆明植物所等:杨树响应盐胁迫的生理和分子机制

  • 期刊:International journal of molecular science
  • 主题:杨树响应盐胁迫的生理和分子机制
  • 标题:Progress in Understanding the Physiological and Molecular Responses of Populus to Salt Stress
  • 影响因子:4.183
  • 作者:广西农科院、中科院昆明植物所

 

英文摘要

Salt stress (SS) has become an important factor limiting afforestation programs. Because of their salt tolerance and fully sequenced genomes, poplars (Populus spp.) are used as model species to study SS mechanisms in trees. Here, we review recent insights into the physiological and molecular responses of Populus to SS, including ion homeostasis and signaling pathways, such as the salt overly sensitive (SOS) and reactive oxygen species (ROS) pathways. We summarize the genes that can be targeted for the genetic improvement of salt tolerance and propose future research areas.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫(SS)已成为限制造林计划的重要因素。 由于其耐盐性和完整的基因组序列,白杨(Populus spp。)被用作模型物种来研究树木中的SS机理。 在这里,我们回顾了对胡杨对SS的生理和分子反应的最新见解,包括离子稳态和信号传导途径,例如盐过度敏感(SOS)和活性氧(ROS)途径。 我们总结了可用于耐盐遗传改良的基因,并提出了未来的研究领域。

 

文章链接:

https://www.mdpi.com/1422-0067/20/6/1312

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:19


Genes :北京林业大学丨盐胁迫下钾转运体LrKUP8抑制K+外排(附NMT实验体系)

  • 期刊:Genes
  • 主题:盐胁迫下钾转运体LrKUP8抑制K+外排
  • 标题:Potassium Transporter LrKUP8 Is Essential for K+ Preservation in Lycium ruthenicum, A Salt-Resistant Desert Shrub
  • 影响因子:3.331
  • 检测指标:K+流速
  • 检测样品:黒枸杞愈伤组织
  • K+流实验处理方法:

有/无300 mM NaCl培养12h

  • K+流实验测试液成份:
    0.5 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1mM MgCl2, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose,pH 5.7
  • 作者:北京林业大学陈金焕、戴逢斌

 

英文摘要

Salt stress is a major constraint for many crops and trees. A wild species of Goji named Lycium ruthenicum is an important economic halophyte in China and has an extremely high tolerance to salinity. L. ruthenicum grows in saline soil and is known as a potash-rich species.

However, its salt adaptation strategies and ion balance mechanism remains poorly understood. Potassium (K+) is one of the essential macronutrients for plant growth and development. In this study, a putative salt stress-responsive gene encoding a HAK (high-affinity K+)/KUP (K+ uptake)/KT (K+ transporter) transporter was cloned and designated as LrKUP8.

This gene belongs to the cluster II group of the KT/HAK/KUP family. The expression of LrKUP8 was strongly induced under high NaCl concentrations. The OE-LrKUP8 calli grew significantly better than the vector control calli under salt stress conditions. Further estimation by ion content and micro-electrode ion flux indicated a relative weaker K+ efflux in the OE-LrKUP8 calli than in the control.

Thus, a key gene involved in K+ uptake under salt condition was functionally characterized using a newly established L. ruthenicum callus transformation system. The importance of K+ regulation in L. ruthenicum under salt tolerance was highlighted.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫是许多农作物和树木的主要限制因素。枸杞的一种野生种,称为枸杞,是中国重要的经济盐生植物,对盐分的耐受性极高。ruthenicum生长在盐渍土壤中,被称为富含钾肥的物种。

然而,其盐适应策略和离子平衡机制仍然知之甚少。钾(K+)是植物生长和发育必不可少的大量营养素之一。在这项研究中,克隆了编码HAK(高亲和力K+)/ KUP(K+摄取)/ KT(K+转运蛋白)转运蛋白的假定盐胁迫响应基因,并将其命名为LrKUP8。

该基因属于KT / HAK / KUP家族的II类。在高NaCl浓度下强烈诱导LrKUP8的表达。在盐胁迫条件下,OE-LrKUP8愈伤组织的生长明显好于载体对照的愈伤组织。通过离子含量和微电极离子通量的进一步估计表明,与对照相比,OE-LrKUP8愈伤组织中的K+外排相对较弱。

因此,使用新建立的黑麦草愈伤组织转化系统对在盐条件下参与钾离子吸收的关键基因进行了功能鉴定。强调了在耐盐性条件下钌中的K+调节的重要性。

结果表明:LrKUP8抑制了愈伤组织中K+外排。不存在NaCl胁迫时,两种愈伤组织的K+外排速率较小,且无显著差异。经盐胁迫后,K+外排速率远高于无胁迫组;对照组(pBI121)的K+外排速率明显高于过表达组(OE-LrKUP8)。过表达组由于其更强的保K+能力,因而维持高的K+/Na+比。保持最优的K+/Na+比是植物耐盐性的关键特征之一,证明LrKUP8的保K+能力促进了黒枸杞在盐胁迫下的生长发育。

 

文章链接:

https://www.mdpi.com/2073-4425/10/8/600

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 08:53


Plant Cell Environ:北京林业大学丨沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究

  • 期刊:Plant Cell & Environment
  • 主题:沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究
  • 标题:Herbivore exposure alters ion fluxes and improves salt tolerance in a desert shrub
  • 影响因子:6.125
  • 检测指标:Ca2+、K+、Na+、H+流速
  • 检测样品:矮沙冬青
  • 作者:北京林业大学沈应柏、陈迎迎

 

文章简介

沙冬青是西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,是第三纪孑遗植物,国家二级濒危物种。沙冬青生境极其恶劣,常伴随着极端温度、干旱、盐碱、虫害,但目前关于沙冬青生物与非生物交互抗性的研究甚少。因此,沈应柏教授研究团队利用非损伤微测、激光共聚焦等技术,系统研究了经昆虫取食的沙冬青在遭受盐胁迫时的根部离子跨膜转运模式。该研究发现,昆虫取食预处理可能通过激活OPR3活性诱导茉莉酸的积累,茉莉酸信号途径的激活诱导了胞内Ca2+的迅速积累,增强了质膜H+-ATPase活性,促进了胞内过多的Na+经由Na+/H+逆向转运体的外排,同时抑制K+的流失,有助于维持细胞内的K+/Na+平衡,最终增强沙冬青的耐盐性。
  
博士研究生陈迎迎为该论文第一作者,沈应柏教授为通讯作者。该研究相关工作得到国家自然科学基金项目(31270655)的资助。

 

英文摘要

Plants have evolved complex mechanisms that allow them to withstand multiple environmental stresses, including biotic and abiotic stresses.

Here, we investigated the interaction between herbivore exposure and salt stress of Ammopiptanthus nanus, a desert shrub. We found that jasmonic acid (JA) was involved in plant responses to both herbivore attack and salt stress, leading to an increased NaCl stress tolerance for herbivore-pretreated plants, and increase in K+/Na+ ratio in roots. Further evidence revealed the mechanism by which herbivore improved plant NaCl tolerance. Herbivore pretreatment reduced K+ efflux and increased Na+ efflux in plants subjected to long-term, short-term, or transient NaCl stress.

Moreover, herbivore pretreatment promoted H+ efflux by increasing plasma membrane H+-ATPase activity. This H+ efflux creates a transmembrane proton motive force that drives the Na+/H+ antiporter to expel excess Na+ into the external medium. In addition, high cytosolic Ca2+ was observed in the roots of herbivore-treated plants exposed to NaCl, and this effect may be regulated by H+-ATPase.

Taken together, herbivore exposure enhances A. nanus tolerance to salt stress by activating the JA signalling pathway, increasing plasma membrane H+-ATPase activity, promoting cytosolic Ca2+ accumulation, and then restricting K+ leakage and reducing Na+ accumulation in the cytosol.

 

中文摘要(谷歌机翻)

植物已经进化出复杂的机制,可以承受多种环境胁迫,包括生物和非生物胁迫。

在这里,我们调查了草食动物暴露与沙漠灌木沙冬青盐胁迫之间的相互作用。我们发现茉莉酸(JA)参与了植物对食草动物侵袭和盐胁迫的反应,导致食草动物预处理过的植物对NaCl胁迫的耐受性增加,并且根中K+ / Na+比率增加。进一步的证据揭示了草食动物改善植物NaCl耐受性的机制。草食动物预处理可降低长期,短期或短暂NaCl胁迫下植物的K+流出量并增加Na +流出量。

此外,草食动物预处理通过增加质膜H+ -ATPase活性来促进H +流出。这种H+外流产生跨膜质子原动力,该原动力驱动Na+ / H+反向转运蛋白将过量的Na+排出到外部介质中。此外,在暴露于NaCl的食草动物处理过的植物的根部中观察到高的胞质Ca2+,这种作用可能受H+ -ATPase调节。

总之,通过激活JA信号传导途径,增加质膜H+ -ATPase活性,促进胞质Ca2 +积累,然后限制K+泄漏并减少细胞质中Na +的积累,草食动物暴露增强了南芥对盐胁迫的耐受性。

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13662

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:10


J Exp Bot 根系不均一盐胁迫提升植物水分利用率的机制

2011年11月25日,山东省农科院董合忠、孔祥强利用NMT在Journal of Experimental Botany 上发表了标题为Effects of non-uniform root zone salinity on water use Na+ recirculation, and Na+ and H+ flux in cotton的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:根系不均一盐胁迫提升植物水分利用率的机制
  • 标题:Effects of non-uniform root zone salinity on water use Na+ recirculation, and Na+ and H+ flux in cotton
  • 影响因子:4.818
  • 检测指标:Na+、H+流速
  • 作者:山东省农科院董合忠、孔祥强

 

英文摘要

A new split-root system was established through grafting to study cotton response to non-uniform salinity. Each root half was treated with either uniform (100/100 mM) or non-uniform NaCl concentrations (0/200 and 50/150 mM).

In contrast to uniform control, non-uniform salinity treatment improved plant growth and water use, with more water absorbed from the non- and low salinity side. Non-uniform treatments decreased Na+ concentrations in leaves. The [Na+] in the ‘0’ side roots of the 0/200 treatment was significantly higher than that in either side of the 0/0 control, but greatly decreased when the ‘0’ side phloem was girdled, suggesting that the increased [Na+] in the ‘0’ side roots was possibly due to transportation of foliar Na+ to roots through phloem.

Plants under non-uniform salinity extruded more Na+ from the root than those under uniform salinity. Root Na+ efflux in the low salinity side was greatly enhanced by the higher salinity side. NaCl-induced Na+ efflux and H+ influx were inhibited by amiloride and sodium orthovanadate, suggesting that root Na+ extrusion was probably due to active Na+/H+ antiport across the plasma membrane.

Improved plant growth under non-uniform salinity was thus attributed to increased water use, reduced leaf Na+ concentration, transport of excessive foliar Na+ to the low salinity side, and enhanced Na+ efflux from the low salinity root.

 

中文摘要(谷歌机翻)

通过嫁接建立了一个新的分根系统,以研究棉花对盐度不均匀的响应。每个根部均用均一的(100/100 nonmM)或不均一的氯化钠浓度(0/200和50/150 mM)处理。

与统一控制相反,非均匀盐度处理改善了植物生长和水分利用,从非盐度和低盐度侧吸收了更多的水。不均匀处理降低了叶片中的Na+浓度。0/200处理的'0'侧根中的[Na+]显着高于0/0对照中任一侧的[Na+],但当'0'侧韧皮部被束腰时,其[Na+]大大降低,表明[ [0]侧根中的Na+]可能是由于叶面Na+通过韧皮部转运至根。

盐度不均匀的植物比盐度均匀的植物从根部挤出的Na+更多。低盐度一侧的根Na+流出量被高盐度一侧大大增强。NaCl诱导的Na+流出和H+流入被阿米洛利和原钒酸钠抑制,这表明根Na+的挤出可能是由于跨质膜的活性Na+ / H+逆向转运所致。

因此,在非均匀盐度下植物生长的改善归因于增加的水分利用,降低的叶片Na+浓度,过量的叶面Na+向低盐度侧的运输以及从低盐度根部提高的Na+外排。

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/jxb/article/63/5/2105/531495?searchresult=1

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:13


ENVIRON EXP BOT 半胱氨酸蛋白酶基因提升植物耐盐能力

2017年11月18日,三峡大学何正权、中国林业科学研究院亚热带林业研究所邱文利用NMT在Environmental and Experimental Botany 上发表了标题为Overexpression of cysteine protease gene from Salix matsudana enhances salt tolerance in transgenic Arabidopsis的研究成果。

 

  • 期刊:Environmental and Experimental Botany
  • 主题:松柳半胱氨酸蛋白酶基因的过表达增强了转基因拟南芥的耐盐性
  • 标题:Overexpression of cysteine protease gene from Salix matsudana enhances salt tolerance in transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:4.369
  • 检测指标:Na+、H+流速
  • 作者:三峡大学何正权、中国林业科学研究院亚热带林业研究所邱文

 

英文摘要

Salix matsudana is a salt-tolerant arbor tree species. We are interested in understanding its mechanisms of salt-tolerance.

Here, we isolated a full-length 1080-bp cDNA for a salt stress-responsive cysteine protease gene from S. matsudana, designated SmCP. The deduced 359-amino-acid SmCP protein was essentially identical to cysteine proteases of other plant species and was predicted to contain inhibitor-I29 and peptidase-C1A domains with three active catalytic sites found in eukaryotic cysteine proteases.

Expression profile analysis revealed that SmCP expression is constitutive and overexpression in roots takes place under salt stress. Expression of SmCP in Escherichia coli cells led to enhanced salinity tolerance. In addition, transgenic Arabidopsis thaliana lines overexpressing SmCP displayed enhanced tolerance to salt stress, with increased germination rates, antioxidant enzyme (superoxide dismutase) activity, chlorophyll content and ion flux in the root, and reduced malondialdehyde (MDA) levels and electric conductivity compared with control plants.

These results indicate that SmCP likely plays an important role in salt tolerance in S. matsudana.

 

中文摘要(谷歌机翻)

柳柳是耐盐的乔木树种。我们有兴趣了解其耐盐性机制。

在这里,我们从S. matsudana,命名为SmCP的盐胁迫响应半胱氨酸蛋白酶基因中分离出全长1080 bp cDNA。推导的359个氨基酸的SmCP蛋白与其他植物物种的半胱氨酸蛋白酶基本相同,并且预计包含在真核半胱氨酸蛋白酶中具有三个活性催化位点的抑制剂I29和肽酶C1A域。

表达谱分析表明,SmCP表达是组成性的,根系在盐胁迫下发生过表达。 SmCP在大肠杆菌细胞中的表达导致盐度耐受性增强。此外,过表达SmCP的转基因拟南芥品系显示出更高的耐盐胁迫性,与发芽率,抗氧化酶(超氧化物歧化酶)活性,根中的叶绿素含量和离子通量相比增加,丙二醛(MDA)含量和电导率降低。控制植物。

这些结果表明,SmCP可能在松材线虫的耐盐性中起重要作用。

 

文章链接: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847217302915?via%3Dihub

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:25


J Biol Chem、J Exp Bot 盐胁迫、重金属胁迫 文章发表

2012年11月02日,河北师范大学崔素娟、王鹏利用NMT在Journal of Biological Chemistry 上发表了标题为A Na+ Ca2+ exchanger-like protein (AtNCL) involved in salt stress in Arabidopsis 的研究成果。

 

2016年11月02日,浙江大学李廷强、陶琦利用NMT在Journal of Experimental Botany 上发表了标题为The apoplasmic pathway via the root apex and lateral roots contributes to Cd hyperaccumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Biological Chemistry
  • 主题:Na+ Ca2+交换蛋白样蛋白(AtNCL)参与拟南芥的盐胁迫
  • 标题:A Na+ Ca2+ exchanger-like protein (AtNCL) involved in salt stress in Arabidopsis
  • 影响因子:4.773
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 作者:河北师范大学崔素娟、王鹏
  •  

 

英文摘要

Calcium ions (Ca2+) play a crucial role in many key physiological processes; thus, the maintenance of Ca2+ homeostasis is of primary importance. Na+/Ca2+ exchangers (NCXs) play an important role in Ca2+ homeostasis in animal excitable cells.

Bioinformatic analysis of the Arabidopsis genome suggested the existence of a putative NCX gene, Arabidopsis NCX-like (AtNCL), encoding a protein with an NCX-like structure and different from Ca2+/H+ exchangers and Na+/H+ exchangers previously identified in plant. AtNCL was identified to localize in the Arabidopsis cell membrane fraction, have the ability of binding Ca2+, and possess NCX-like activity in a heterologous expression system of cultured mammalian CHO-K1 cells. AtNCL is broadly expressed in Arabidopsis, and abiotic stresses stimulated its transcript expression.

Loss-of-function atncl mutants were less sensitive to salt stress than wild-type or AtNCL transgenic overexpression lines. In addition, the total calcium content in whole atncl mutant seedlings was higher than that in wild type by atomic absorption spectroscopy. The level of free Ca2+ in the cytosol and Ca2+ flux at the root tips of atncl mutant plants, as detected using transgenic aequorin and a scanning ion-selective electrode, required a longer recovery time following NaCl stress compared with that in wild type.

All of these data suggest that AtNCL encodes a Na+/Ca2+ exchanger-like protein that participates in the maintenance of Ca2+ homeostasis in Arabidopsis. AtNCL may represent a new type of Ca2+ transporter in higher plants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

钙离子(Ca2+)在许多关键的生理过程中起着至关重要的作用。因此,维持Ca2+稳态至关重要。 Na+ / Ca2+交换子(NCXs)在动物可兴奋细胞中的Ca2+稳态中起重要作用。

对拟南芥基因组的生物信息学分析表明,存在一个假定的NCX基因,拟南芥NCX样(AtNCL),编码一种具有NCX样结构的蛋白质,不同于先前在植物中鉴定的Ca2+/ H+交换子和Na+ /H+交换子。 AtNCL被确定位于拟南芥细胞膜部分中,具有结合Ca2+的能力,并在培养的哺乳动物CHO-K1细胞的异源表达系统中具有类似NCX的活性。 AtNCL在拟南芥中广泛表达,非生物胁迫刺激其转录本表达。

功能丧失的atncl突变体对盐胁迫的敏感性不如野生型或AtNCL转基因过表达株系。此外,通过原子吸收光谱法,整个atcl突变体幼苗中的总钙含量高于野生型。使用转基因水母发光蛋白和扫描离子选择电极检测到的atncl突变植物根尖细胞质中游离Ca2+和Ca2+通量的水平与野生型相比,在NaCl胁迫下需要更长的恢复时间。

所有这些数据表明,AtNCL编码一个Na+ / Ca2+交换子样蛋白,该蛋白参与拟南芥中Ca2+稳态的维持。 AtNCL可能代表高等植物中一种新型的Ca2+转运蛋白。

 

文章链接: 

http://www.jbc.org/content/287/53/44062.short

 


 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:根尖和侧根的无质子途径有助于镉在超级积叶景天中的过度积聚
  • 标题:The apoplasmic pathway via the root apex and lateral roots contributes to Cd hyperaccumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii
  • 影响因子:5.354
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 作者:浙江大学李廷强、陶琦

 

英文摘要


Although the significance of apoplasmic barriers in roots with regards to the uptake of toxic elements is generally known, the contribution of apoplasmic bypasses (ABs) to cadmium (Cd) hyperaccumulation is little understood.

Here, we employed a combination of stable isotopic tracer techniques, an ABs tracer, hydraulic measurements, suberin lamellae staining, metabolic inhibitors, and antitranspirants to investigate and quantify the impact of the ABs on translocation of Cd to the xylem in roots of a hyperaccumulating (H) ecotype and a non-hyperaccumulating (NH) ecotype of Sedum alfredii.

In the H ecotype, the Cd content in the xylem sap was proportional to hydrostatic pressure, which was attributed to pressure-driven flow via the ABs. The contribution of the ABs to Cd transportation to the xylem was dependent on the Cd concentration applied to the H ecotype (up to 37% at the highest concentration used). Cd-treated H ecotype roots showed significantly higher hydraulic conductance compared with the NH ecotype (76 vs 52 × 10–8 m s–1MPa–1), which is in accordance with less extensive suberization due to reduced expression of suberin-related genes.

The main entry sites of apoplasmically transported Cd were localized in the root apexes and lateral roots of the H ecotype, where suberin lamellae were not well developed. These findings highlight the significance of the apoplasmic bypass in Cd hyperaccumulation in hyperaccumulating ecotypes of S. alfredii.

 

中文摘要(谷歌机翻)

尽管人们普遍知道根部的质朴屏障对吸收有毒元素的重要性,但人们对质朴旁路(ABs)对镉(Cd)超富集的贡献却知之甚少。

在这里,我们采用了稳定的同位素示踪技术,ABs示踪剂,水力测量,粉刺蛋白片状染色,代谢抑制剂和止汗剂的组合,以研究和量化ABs对Cd向高积累根的木质素转运至木质部的影响。 H)景天草的生态型和非高积累(NH)生态型。

在H型生态系统中,木质部汁液中的Cd含量与静水压力成正比,这归因于通过AB的压力驱动流。 AB对Cd向木质部运输的贡献取决于应用于H生态型的Cd浓度(使用最高浓度时高达37%)。与NH生态型相比,Cd处理的H生态型根系显示出更高的水力传导性(76 vs 52×10–8 m s–1MPa-1),这与由于suberin相关基因表达减少而引起的泛化作用减弱有关。

非质态运输的镉的主要进入部位位于H型生态系统的根尖和侧根,那里的木栓质片状细胞发育不佳。这些发现突显了无性旁路在镉超积累中对苜蓿链球菌超积累生态型的重要性。

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/jxb/article/68/3/739/2698905

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:30


J Exp Bot :江苏师范大学丨多倍体维持钠钾稳态促耐盐能力的新机制

  • 期刊:Journal of Experimental botany
  • 主题:多倍体维持钠钾稳态促耐盐能力的新机制
  • 标题:Root-zone-specific sensitivity of K+-and Ca2+-permeable channels to H2O2 determines ion homeostasis in salinized diploid and hexaploid Ipomoea trifida
  • 影响因子:5.354
  • 检测指标:K+、H+、Ca2+、Na+流速
  • 检测部位:甘薯

K+、H+、Ca2+瞬时:分生区(距离根尖500μm处),伸长(距尖端3毫米),成熟(尖端15毫米)
K+、Na+:分生组织区(距离尖端300-600μm)测量间隔为100μm),伸长区(1-3 mm)测量间隔为500μm的尖端和成熟区(距尖端10-15毫米,测量间隔为1毫米)

  • K+、H+、Ca2+、Na+流速流实验处理方法:

甘薯幼苗,150mM NaCl处理7d/150mM NaCl瞬时处理

  • K+、H+、Ca2+、Na+流速流实验测试液成份:
    H+/K+/Ca2+瞬时:0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2,0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl at pH 5.7
    K+:150 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl, pH 5.7
  • 作者:江苏师范大学孙健、李宗芸

 

英文摘要

Polyploids generally possess superior K+/Na+ homeostasis under saline conditions compared with their diploid progenitors.

In this study, we identified the physiological mechanisms involved in the ploidy-related mediation of K+/Na+ homeostasis in the roots of diploid (2x) and hexaploid (6x; autohexaploid) Ipomoea trifida, which is the closest relative of cultivated sweet potato. Results showed that 6x I. trifida retained more K+ and accumulated less Na+ in the root and leaf tissues under salt stress than 2x I. trifida.

Compared with its 2x ancestor, 6x I. trifida efficiently prevents K+ efflux from the meristem root zone under salt stress through its plasma membrane (PM) K+-permeable channels, which have low sensitivity to H2O2. Moreover, 6x I. trifida efficiently excludes Na+ from the elongation and mature root zones under salt stress because of the high sensitivity of PM Ca2+-permeable channels to H2O2.

Our results suggest the root-zone-specific sensitivity to H2O2 of PM K+- and Ca2+-permeable channels in the co-ordinated control of K+/Na+ homeostasis in salinized 2x and 6x I. trifida. This work provides new insights into the improved maintenance of K+/Na+ homeostasis of polyploids under salt stress.

 

中文摘要(谷歌机翻)

与二倍体祖细胞相比,多倍体在盐水条件下通常具有优越的K+ / Na+稳态。

在这项研究中,我们确定了与二倍体(2x)和六倍体(6x;自六倍体)Tripoda的根的K+/ Na+稳态的倍性相关介导有关的生理机制,这是栽培红薯的近亲。结果表明,与2x I. trifida相比,在盐胁迫下6x I. trifida保留更多的K +并在根和叶组织中积累较少的Na+。

与2x祖先相比,6x裂叶线虫通过其对H2O2敏感性低的质膜(PM)K+渗透通道有效地防止了盐胁迫下分生组织根区的K+流出。此外,由于PM Ca2+的可渗透通道对H2O2的敏感性高,因此6x I. trifida有效地将Na+从盐胁迫下的伸长和成熟根区中排除。

我们的结果表明,在盐渍化2x和6x盐粉虱的K+ / Na+动态平衡控制中,PM K+-和Ca2+渗透通道对H2O2的根区特异性敏感性。这项工作为改善盐胁迫下多倍体K+ / Na+稳态的维持提供了新的见解。

结果表明:在分生组织区中,观察到更高的K+流出量的是2x,在盐处理(约30分钟)期间,盐诱导的K+渗漏的平均速率高达4800 pmol cm-2 s-1(比6x高1.9倍)。但是,在伸长和成熟的根部区域观察到相反的趋势,其中6x比2x表现出更强烈的K+外排。

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/article/70/4/1389/5301728

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:33


NEW PHYTOL :北京林业大学丨菌根通过维持植物NO3-的吸收以应对盐胁迫

  • 期刊:New Phytologist
  • 主题:菌根通过维持植物NO3-的吸收以应对盐胁迫
  • 标题:Amelioration of nitrate uptake under salt stress by ectomycorrhiza with and without a Hartig net
  • 影响因子:7.433
  • 检测指标:NO3-流速
  • 检测部位:杨树根(距离根尖300-400μm)
  • NO3-流速流实验处理方法:小植株杨树在无/有菌株(MAJ和NAU)的情况下培养30d,之后在0或100mM NaCl处理24h/7d
  • NO3-流速流实验测试液成份:
    NO3- measuring solution: 0.1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 5.3 was adjusted with KOH and HCl.
    H+ measuring solution: 0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2 and 0.5 mM KCl, pH 5.3 was adjusted with KOH and HCl.
  • 作者:北京林业大学陈少良、撒刚、邓晨

 

英文摘要

Salt stress is an important environmental cue impeding poplar nitrogen nutrition. Here, we characterized the impact of salinity on proton‐driven nitrate fluxes in ectomycorrhizal roots and the importance of a Hartig net for nitrate uptake.

We employed two Paxillus involutus strains for root colonization: MAJ, which forms typical ectomycorrhizal structures (mantle and Hartig net), and NAU, colonizing roots with a thin, loose hyphal sheath. Fungus‐colonized and noncolonized Populus × canescens were exposed to sodium chloride and used to measure root surface pH, nitrate (NO3−) flux and transcription of NO3− transporters (NRTs; PcNRT1.1, ‐1.2, ‐2.1), and plasmalemma proton ATPases (HAs; PcHA4, ‐8, ‐11).

Paxillus colonization enhanced root NO3− uptake, decreased surface pH, and stimulated NRTs and HA4 of the host regardless the presence or absence of a Hartig net. Under salt stress, noncolonized roots exhibited strong net NO3− efflux, whereas beneficial effects of fungal colonization on surface pH and HAs prevented NO3− loss. Inhibition of HAs abolished NO3− influx under all conditions.

We found that stimulation of HAs was crucial for the beneficial influence of ectomycorrhiza on NO3− uptake, whereas the presence of a Hartig net was not required for improved NO3− translocation. Mycorrhizas may contribute to host adaptation to salt‐affected environments by keeping up NO3− nutrition.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐胁迫是阻碍杨树氮素营养的重要环境提示。在这里,我们描述了盐度对外生菌根中质子驱动的硝酸盐通量的影响以及Hartig网对硝酸盐吸收的重要性。

我们采用了两种渐开线Paxillus菌株进行根定居:MAJ形成典型的外生菌根结构(地幔和Hartig网),而NAU则定植带有薄而疏松的菌丝鞘的根。将真菌定殖的和非定殖的杨×锥虫暴露于氯化钠中,用于测量根部表面的pH值,硝酸盐(NO3-)通量和NO3-转运蛋白(NRT; PcNRT1.1,-1.2,-2.1)和质膜质子的转录。 ATPase(HAs; PcHA4,‐8,‐11)。

不论是否存在Hartig网,Paxillus菌落定植都能增强根系NO3-的吸收,降低表面pH值并刺激宿主的NRT和HA4。在盐胁迫下,未定殖的根表现出较强的净NO3-流出,而真菌定植对表面pH和HA的有益作用阻止了NO3-的流失。在所有情况下,抑制HA均消除了NO3-的涌入。

我们发现刺激HAs对于更生菌根对NO3-吸收的有益影响至关重要,而Hartig网的存在并不是改善NO3-转运所必需的。菌根可能会通过保持NO3-营养来促进宿主适应食盐环境。

结果表明:NM根尖显示中等的NO3-吸收,而真菌定殖的根则显示高7.4至11.8倍的吸收(图a)。MAJ或NAU菌根定植与NM根相比,NO3-吸收增加(图a)。此外,真菌定殖的根在盐度下保持净NO3-吸收,而NM根在短期和长期盐接触下均显示净NO3-释放。

 

文章链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.15740

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:37


J Exp Bot PIN2调节碱胁迫下质子分泌文章发表

2012年9月21日,中科院南京土壤研究所施卫明、张建华、许卫锋利用NMT在Journal of Experimental Botany上发表了标题为PIN2 is required for the adaptation of Arabidopsis roots to alkaline stress by modulating proton secretion的研究成果。

 

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:PIN2调节碱胁迫下质子分泌
  • 标题:PIN2 is required for the adaptation of Arabidopsis roots to alkaline stress by modulating proton secretion
  • 影响因子:4.818
  • 检测指标:H+流速
  • 检测部位:拟南芥根部(从根冠交界处开始50,100,150,200,250,300,400,520,600,700,750,850,900,1000,1100,1200和1500μm)
  • H+流实验处理方法:15日龄拟南芥,碱性胁迫(pH 8.0)处理12小时,24小时或48小时
  • H+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液:0.1mM CaCl2,0.3mM MES,pH6.0
  • 作者:中科院南京土壤研究所施卫明、张建华、许卫锋

 

英文摘要

Soil alkalinity is a widespread environmental problem that limits agricultural productivity. The hypothesis that an auxin-regulated proton secretion by plasma membrane H+-ATPase plays an important role in root adaption to alkaline stress was studied. It was found that alkaline stress increased auxin transport and PIN2 (an auxin efflux transporter) abundance in the root tip of wild-type Arabidopsis plants (WT).

Compared with WT roots, the pin2 mutant roots exhibited much reduced plasma membrane H+-ATPase activity, root elongation, auxin transport, and proton secretion under alkaline stress. More importantly, roots of the pks5 mutant (PKS5, a protein kinase) lacking PIN2 (a pks5/pin2 double mutant) lost the previous higher proton-secretion capacity and higher elongation rate of primary roots under alkaline stress.

By using Arabidopsis natural accessions with a high proton-secretion capacity, it was found that their PIN2 transcription abundance is positively related to the elongation rate of the primary root and proton-secretion capacity under alkaline stress.

Taken together, our results confirm that PIN2 is involved in the PKS5-mediated signalling cascade under alkaline-stress and suggest that PIN2 is required for the adaptation of roots to alkaline stress by modulating proton secretion in the root tip to maintain primary root elongation.

 

中文摘要(谷歌机翻)

土壤碱度是一个普遍的环境问题,限制了农业生产力。研究了质膜H + -ATPase对生长素调节的质子分泌在根系适应碱胁迫中起重要作用的假设。发现碱胁迫增加了野生型拟南芥植物(WT)根尖中的生长素转运和PIN2(生长素外排转运蛋白)丰度。

与WT根相比,pin2突变体根在碱胁迫下表现出大大降低的质膜H + -ATPase活性,根伸长,生长素转运和质子分泌。更重要的是,缺乏PIN2的pks5突变体(PKS5,蛋白激酶)的根(pks5 / pin2双突变体)在碱性胁迫下丧失了先前较高的质子分泌能力和较高的初生根伸长率。

通过使用具有高质子分泌能力的拟南芥天然种质,发现它们的PIN2转录丰度与初级根的伸长率和碱性胁迫下的质子分泌能力正相关。

总之,我们的结果证实PIN2在碱性胁迫下参与PKS5介导的信号级联反应,并且表明PIN2是通过调节根尖中的质子分泌以维持初级根伸长而使根适应碱性胁迫所必需的。

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/article/63/17/6105/563009

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:43


FOOD CHEM:南京农大丨钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导

一作视频讲解

 

  • 期刊:Food Chemistry
  • 主题:钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导(钙信号)
  • 标题:Ca2+ involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in germinated hulless barley under NaCl stress
  • 影响因子:5.399
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测部位:根尖细胞
  • Ca2+流实验处理方法:

三日龄的大麦幼苗,60mM NaCl、60mM NaCl + 0.5mM GABA、60mM NaCl + 0.1mM 3-MP分别处理四天和六天

  • Ca2+流实验测试液成份:

0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4,pH 6.0

  • 通讯作者:南京农业大学杨润强、马燕

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:47


Front Plant Sci 硫化氢介导盐胁迫下耐盐和盐敏感杨树离子动态平衡成果发表

2018年9月19日,北京林业大学陈少良、林善枝、赵楠、孙健利用NMT在Frontiers in Plant Science上发表了标题为Hydrogen Sulfide Mediates K+ and Na+ Homeostasis in the Roots of Salt-Resistant and Salt-Sensitive Poplar Species Subjected to NaCl Stress的研究成果。

 

  • 期刊:Frontiers in Plant Science
  • 主题:硫化氢介导盐胁迫和盐敏感杨树种根系中的K+和Na+稳态
  • 标题:Hydrogen Sulfide Mediates K+ and Na+ Homeostasis in the Roots of Salt-Resistant and Salt-Sensitive Poplar Species Subjected to NaCl Stress.
  • 影响因子:3.678
  • 检测指标:K+、Na+、H+流速
  • 检测部位:杨树根部(距离根尖300um)
  • K+、Na+、H+流实验处理方法:

一年生的胡杨幼苗,在对照,对照加NaHS(50mM),NaCl(50mM)和NaCl(50mM)加上NaHS(50mM)这四种处理分别处理24小时和5天

  • K+、Na+、H+流实验测试液成份:

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, and 0.3 mM MES, pH 4.0

  • 作者:北京林业大学陈少良、林善枝、赵楠、孙健

 

英文摘要

Non-invasive micro-test techniques (NMT) were used to analyze NaCl-altered flux profiles of K+, Na+, and H+ in roots and effects of NaHS (a H2S donor) on root ion fluxes in two contrasting poplar species, Populus euphratica (salt-resistant) and Populus popularis (salt-sensitive).

Both poplar species displayed a net K+ efflux after exposure to salt shock (100 mM NaCl), as well as after short-term (24 h), and long-term (LT) (5 days) saline treatment (50 mM NaCl, referred to as salt stress). NaHS (50 μM) restricted NaCl-induced K+ efflux in roots irrespective of the duration of salt exposure, but K+ efflux was not pronounced in data collected from the LT salt stress treatment of P. euphratica.

The NaCl-induced K+ efflux was inhibited by a K+ channel blocker, tetraethylammonium chloride (TEA) in P. popularis root samples, but K+ loss increased with a specific inhibitor of plasma membrane (PM) H+-ATPase, sodium orthovanadate, in both poplar species under LT salt stress and NaHS treatment. This indicates that NaCl-induced K+ loss was through depolarization-activated K+ channels. NaHS caused increased Na+ efflux and a corresponding increase in H+ influx for poplar roots subjected to both the short- and LT salt stress.

The NaHS-enhanced H+ influx was not significant in P. euphratica samples subjected to short term salt stress. Both sodium orthovanadate and amiloride (a Na+/H+ antiporter inhibitor) effectively inhibited the NaHS-augmented Na+ efflux, indicating that the H2S-enhanced Na+ efflux was due to active Na+ exclusion across the PM. We therefore conclude that the beneficial effects of H2S probably arise from upward regulation of the Na+/H+ antiport system (H+ pumps and Na+/H+ antiporters), which promote exchange of Na+ with H+ across the PM and simultaneously restricted the channel-mediated K+ loss that activated by membrane depolarization.

 

中文摘要(谷歌机翻)

非损伤微测技术(NMT)用于分析NaCl中改变的根中K+,Na+和H+的通量分布以及NaHS(H2S供体)对两种对比杨树胡杨(Populus euphratica)根系离子通量的影响(耐盐)和Populus popularis(盐敏感)。

在暴露于盐休克(100mM NaCl)之后,以及在短期(24小时)和长期(LT)(5天)盐水处理(50mM NaCl,参考)之后,两种杨树物种都表现出净K+外排。作为盐胁迫)。无论盐暴露的持续时间如何,NaHS(50μM)都限制了NaCl诱导的根中的K+流出,但是从胡杨的LT盐胁迫处理收集的数据中K+流出不明显。

NaCl诱导的K+流出受到K+通道阻滞剂,四乙基氯化铵(TEA)在P.pularis根样品中的抑制,但K+损失随着特异性质膜抑制剂(PM)H+ -ATPase,原钒酸钠在杨树中的增加而增加。 LT盐胁迫和NaHS处理下的物种。这表明NaCl诱导的K+损失是通过去极化激活的K+通道。 NaHS导致Na+流出增加,并且受到短盐和LT盐胁迫的杨树根的H+流入相应增加。

经受短期盐胁迫的胡杨(P. euphratica)样品中NaHS增强的H+流入量不显着。原钒酸钠和阿米洛利(Na+ / H+逆向转运蛋白抑制剂)均有效抑制NaHS增强的Na+流出,表明H2S增强的Na+流出是由于PM中的活性Na+排斥。因此,我们得出结论,H2S的有益作用可能源于Na+ / H+反向运输系统(H+泵和Na+ / H+反向运输)的向上调节,其促进Na+与H+在PM上的交换并同时限制通道介导的K+损失。通过膜去极化激活。

 

文章链接: 

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.01366/full

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:54


SCI REP-UK :山东农大丨磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响

  • 期刊:Scientific Reports
  • 主题:磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测部位:杨树根部(伸长区距离根尖15mm)叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流速流实验处理方法:

杨树幼苗,在0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)中处理

  • NH4+、NO3-流速流实验测试液成份:

NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse.

Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了欧洲杨(Populus×euramericana'Neva')的盆栽试验,以评估在温室中受控条件下盐水(MTSW)磁处理对氮代谢的积极影响。

在30天处理后,基于田间实验和实验室分析确定生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果如下:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化导致根中硝态氮(NO3-N)含量比叶片更大,伴随着更多的NO3-外排和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中铵态氮(NH4+-N)含量较高,净NH4+吸收量高于根系。 (4)磁化刺激谷氨酰胺合成酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度在叶片中增加但在根中减少,总谷胱甘肽含量增加。

总体而言,这些结果表明MTSW对田间条件下氮转运的一些有益影响,特别是对于平衡NO3- N和NH4+-N的分布。此外,这些发现证实了使用劣质水进行农业的潜力。

结果表明:使用NMT技术监测叶肉细胞中和距离根尖15mm的伸长区NO3-净流速,两者均显示外排。在测量的溶液中,叶肉细胞的NO3-外排从235.09增加到290.23 pmol cm-2 s-1(图A),暴露于NaCl溶液中,细根中从123.53到157.51 pmol cm-2 s-1显着增加(p <0.05;图B)。在暴露于盐胁迫的植物中这些值比在对照中更高。当暴露于盐水溶液时,叶片和根部的NO3-流速增加,并且叶肉细胞中的外排量大于根伸长区域中的外排量。与非磁处理组中的流速相比,NO3-流速在暴露于磁场条件下的叶肉细胞中显示出显着更高的速率。吸收最大的为M4(290.23 pmol cm-2 s-1),最低吸收量为NM0(181.42 pmol cm-2 s-1)。然而,NO3-流速在根中表现出相反的模式,在伸长区域中的外排显着降低;NO3-最高外排为NM4(157.51 pmol cm-2 s-1),最低外排量为M0(38.05 pmol cm-2 s-1)

结果表明:NH4+的净流速不同于NO3-;叶肉细胞为吸收趋势(图A),根部为外排趋势(图B)。叶中NH4+的吸收显示出较低的绝对值。暴露于NaCl溶液(M4,NM4)的样品和暴露于对照处理(M0,NM0)的样品相比,M0显示出最大的流入量(-2518.85pmol cm-2 s-1),M4显示出第二大流出量(1164.15pmol cm-2 s-1),他们有着显着不同(p<0.05)。 此外,NM4中NH4+通量的绝对值与NM0非常接近,并且它们彼此没有差异。相反,盐胁迫下新生长的细根中NH4+的外排高于对照中观察到的,并且M4显示出最高的外排量(186.83 pmolcm-2 s-1),与M0相比显着不同(p <0.05)。如在叶中观察到的,NM4中的NH4+外排与根中的NM0相似,并且数值没有差异。与盐水处理的效果不同,磁处理诱导NH4+的外排比非磁处理更大,并且M4和M0都显示出比NM4和NM0更高的值。这两个因素之间也存在显着的相互作用(p <0.05)

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:03


PLoS ONE NO调控红树耐盐机制文章发表

2013年8月19日,厦门大学郑海雷、陈娟利用NMT在PLoS ONE上发表了标题为Nitric Oxide Mediates Root K+/Na+ Balance in a Mangrove Plant, Kandelia obovata, by Enhancing the Expression of AKT1-Type K+ Channel and Na+/HAntiporter under High Salinity的研究成果。

 

  • 期刊:PLoS ONE
  • 主题:NO调控红树耐盐机制
  • 标题:Nitric Oxide Mediates Root K+/Na+ Balance in a Mangrove Plant, Kandelia obovata, by Enhancing the Expression of AKT1-Type K+ Channel and Na+/H+ Antiporter under High Salinity
  • 影响因子:3.730
  • 检测指标:Na+,K+流速
  • 检测部位:红树根(距离根尖20mm)
  • Na+,K+流实验处理方法:

红树幼苗,400mM NaCl/100mM SNP/400mM NaCl+100mM SNP处理15天,100 mM阿米洛利/500 mM钒酸盐/200 mM cPTIO瞬时处理

  • Na+,K+流实验测试液成份:

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2,0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH 6.0

  • 通讯作者:厦门大学郑海雷、陈娟

 

英文摘要

It is well known that nitric oxide (NO) enhances salt tolerance of glycophytes. However, the effect of NO on modulating ionic balance in halophytes is not very clear. This study focuses on the role of NO in mediating K+/Na+ balance in a mangrove species, Kandelia obovata Sheue, Liu and Yong.

We first analyzed the effects of sodium nitroprusside (SNP), an NO donor, on ion content and ion flux in the roots of K. obovata under high salinity. The results showed that 100 μM SNP significantly increased K+ content and Na+ efflux, but decreased Na+ content and K+ efflux. These effects of NO were reversed by specific NO synthesis inhibitor and scavenger, which confirmed the role of NO in retaining K+ and reducing Na+ in K. obovata roots.

Using western-blot analysis, we found that NO increased the protein expression of plasma membrane (PM) H+-ATPase and vacuolar Na+/H+ antiporter, which were crucial proteins for ionic balance. To further clarify the molecular mechanism of NO-modulated K+/Na+ balance, partial cDNA fragments of inward-rectifying K+ channel, PM Na+/H+ antiporter, PM H+-ATPase, vacuolar Na+/H+ antiporter and vacuolar H+-ATPase subunit c were isolated. Results of quantitative real-time PCR showed that NO increased the relative expression levels of these genes, while this increase was blocked by NO synthesis inhibitors and scavenger.

Above results indicate that NO greatly contribute to K+/Na+ balance in high salinity-treated K. obovata roots, by activating AKT1-type K+ channel and Na+/H+ antiporter, which are the critical components in K+/Na+ transport system.

 

中文摘要(谷歌机翻)

众所周知,一氧化氮(NO)增强了糖类植物的耐盐性。然而,NO对调节盐生植物中离子平衡的影响尚不十分清楚。本研究的重点是NO在红树植物Kandelia obovata Sheue,Liu和Yong中介导K+/Na+平衡的作用。

我们首先分析了NO供体硝普钠(SNP)对高盐度下K. obovata根部离子含量和离子通量的影响。结果表明,100μMSNP显着增加K+含量和Na+外排,但降低Na+含量和K+外排。特异性NO合成抑制剂和清除剂逆转了NO的这些作用,证实了NO在保留K+和减少K. obovata根中Na+中的作用。

使用western-blot分析,我们发现NO增加了质膜(PM)H+-ATPase和液泡Na+/H+逆向转运蛋白的蛋白表达,这是离子平衡的关键蛋白。为了进一步阐明NO调节的K+/Na+平衡的分子机制,分离了内向整流K+通道,PM Na+/H+逆向转运蛋白,PMH+-ATP酶,液泡Na+/H+逆向转运蛋白和液泡H+-ATPase亚基c的部分cDNA片段。定量实时PCR的结果显示NO增加了这些基因的相对表达水平,而这种增加被NO合成抑制剂和清除剂阻断。

以上结果表明NO通过激活AKT1型K+通道和Na+/H+反向转运蛋白,在高盐度处理的K. obovata根中对K+/Na+平衡有很大贡献,这是K+/Na+转运系统的关键组分。

Effects of NaCl and SNP on K+ and Na+ fluxes in K. obovata roots. After 15 days of exposure to NaCl (400 mM), SNP (100 mM) and NaCl (400 mM)+SNP (100 mM), the net K+ (A) and Na+ (C) fluxes from the mature root zone (20 mm from the tip) of K. obovata seedlings. The positive value in the figures represents the net influx and negative value represents the net efflux. Each point represents the mean value of four individual roots and bars represent the SE of the mean. The mean fluxes of K+ (B) and Na+ (D) within the measuring periods are shown. Columns labeled with different letters indicates significantly different at P,0.05.

 

文章链接:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0071543

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:09


Plant Science 野大麦对盐胁迫时间的Na+、K+协同响应文章发表

2012年8月16日,中国农科院兰州畜牧与兽药研究所王晓力副研究员同兰州大学张金林副教授利用NMT在Plant Science上发表了标题为The coordinated regulation of Na+ and K+ in Hordeum brevisubulatum responding to time of salt stress的研究成果。

 

  • 期刊:Plant Science
  • 主题:响应盐胁迫时间的大麦Na+和K+的调控
  • 标题:The coordinated regulation of Na+and K+ in Hordeum brevisubulatum responding to time of salt stress
  • 影响因子:3.362
  • 检测指标:Na+,K+流速
  • 检测部位:野大麦根尖部位
  • Na+,K+流实验处理方法:

四叶期大麦,0/100mM NaCl处理7天,100mM NaCl处理60天

  • Na+,K+流实验测试液成份:

0.1 mMKCl, 0.1 mM CaC12, 0.1 mM MgC12, 0.5 mM NaCl, 0.2 mM Na2SO4,0.3 mM MES, pH 6.0

  • 通讯作者:中国农科院兰州畜牧与兽药研究所王晓力、兰州大学张金林

 

英文摘要

Hordeum brevisubulatum, called as wild barley, is a useful monocotyledonous halophyte for soil improvement in northern China. Although previously studied, its main salt tolerance mechanism remained controversial.

The current work showed that shoot Na+ concentration was increased rapidly with stress time and significantly higher than in wheat during 0–168 h of 100 mM NaCl treatment. Similar results were also found under 25 and 50 mM NaCl treatments. Even K+ was increased from 0.01 to 50 mM in the cultural solution, no significant effect was found on tissue Na+ concentrations. Interestingly, shoot growth was improved, and stronger root activity was maintained in H.

brevisubulatum compared with wheat after 7 days treatment of 100 mM NaCl. To investigate the long-term stress impact on tissue Na+, 100 mM NaCl was prolonged to 60 days. The maximum values of Na+ concentrations were observed at 7th in shoot and 14th day in roots, respectively, and then decreased gradually. Micro-electrode ion flux estimation was used and it was found that increasing Na+ efflux while maintaining K+ influx were the major strategies to reduce the Na+ concentration during long-term salt stress. Moreover, leaf Na+ secretions showed little contribution to the tissue Na+ decrease.

Thereby, the physiological mechanism for H. brevisubulatum to survive from long-term salt stress was proposed that rapid Na+ accumulation occurred in the shoot to respond the initial salt shock, then Na+ efflux was triggered and K+ influx was activated to maintain a stable K+/Na+ ratio in tissues.

 

中文摘要(谷歌机翻)

大麦(Hordeum brevisubulatum),被称为野生大麦,是一种有用的单子叶植物盐生植物,用于中国北方的土壤改良。虽然以前研究过,但其主要的耐盐机制仍存在争议。

目前的工作表明,在100mM NaCl处理0-168小时期间,芽Na+浓度随胁迫时间迅速增加,并显着高于小麦。在25和50mM NaCl处理下也发现了类似的结果。甚至K+在培养液中从0.01增加到50mM,对组织Na+浓度没有显着影响。有趣的是,枝条生长得到改善,并且在H.中保持了更强的根系活力。

在处理100mM NaCl 7天后,将brevisubulatum与小麦进行比较。为了研究长期应激对组织Na+的影响,将100mM NaCl延长至60天。在根中第7天和第14天分别观察到Na+浓度的最大值,然后逐渐下降。使用微电极离子通量估计并且发现在保持K+流入的同时增加Na+流出是在长期盐胁迫期间降低Na+浓度的主要策略。此外,叶Na+分泌物对组织Na+的贡献很小。

因此,提出了H. brevisubulatum在长期盐胁迫下存活的生理机制,即在芽中发生快速Na+积累以响应初始盐胁迫,然后触发Na+流出并激活K+流入以维持稳定的K+/Na+组织中的比例。

Fig. 4. Net Na+ flux of H. brevisubulatum test by MIFE between 50 and 390 s in mea-suring solution after 0 and 100 mM NaCl treatment (increased stepwise with 25 mM per 12 h) in modified Hoagland solution for 7 d and 100 mM NaCl for 60 d. Roots (with shoots retained) were incubated in the measuring solution to equilibrate for 15 min in advance. Steady-state ion fluxes were then recorded until the values variation amplitude is relatively stable. Ten plants for H. brevisubulatum were pooled in each replicate (n = 6). Values are means ± SD and bars indicate SD.

 

文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945216303193?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:12


Front Plant Sci 甘草盐敏感信号网络文章发表

2017年8月14日,中央民族大学夏建新、北京林业大学陈少良利用NMT在Frontiers in Plant Science上发表了标题为Salt-Sensitive Signaling Networks in the Mediation of K+/Na+ Homeostasis Gene Expression in Glycyrrhiza uralensis Roots的文章。

 

  • 期刊:Frontiers in Plant Science
  • 主题:盐敏感信号网络在甘草根中Na+/K+稳态基因表达的调控
  • 标题:Salt-Sensitive Signaling Networks in the Mediation of K+/Na+ Homeostasis Gene Expression in Glycyrrhiza uralensis Roots
  • 影响因子:4.298
  • 检测指标:Na+,K+,H+流速
  • 检测部位:甘草根(距离根尖200、500、700、1000、1300、1700、2000、2300、2700μm)
  • Na+,K+,H+流实验处理方法:

两周的甘草幼苗,0/100mM NaCl处理24小时后,促进剂(Ca2+, H2O2, SNP, and ATP)或者抑制剂(阿米洛利,原钒酸钠,TEA,LaCl3,DMTU,cPTIO和PPADs)处理30min

  • Na+,K+,H+流实验测试液成份:

0.1 mM NaCl, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM CaCl2, and 0.5 mM KCl

  • 通讯作者:中央民族大学夏建新、北京林业大学陈少良

 

英文摘要

We investigated the effects of salt-sensitive signaling molecules on ionic fluxes and gene expression related to K+/Na+ homeostasis in a perennial herb, Glycyrrhiza uralensis, during short-term NaCl stress (100 mM, 24 h). Salt treatment caused more pronounced Na+ accumulation in root cells than in leaf cells. Na+ ions were mostly compartmentalized in vacuoles. Roots exposed to NaCl showed increased levels of extracellular ATP (eATP), cytosolic Ca2+, H2O2, and NO.

Steady-state flux recordings revealed that these salt-sensitive signaling molecules enhanced NaCl-responsive Na+ efflux, due to the activated Na+/H+ antiport system in the plasma membrane (PM). Moreover, salt-elicited K+ efflux, which was mediated by depolarization-activated cation channels, was reduced with the addition of Ca2+, H2O2, NO, and eATP. The salt-adaptive effects of these molecules (Na+ extrusion and K+ maintenance) were reduced by pharmacological agents, including LaCl3 (a PM Ca2+ channel inhibitor), DMTU (a reactive oxygen species scavenger), cPTIO (an NO scavenger), or PPADS (an antagonist of animal PM purine P2 receptors).

RT-qPCR data showed that the activation of the PM Na+/H+ antiport system in salinized roots most likely resulted from the upregulation of two genes, GuSOS1 and GuAHA, which encoded the PM Na+/H+ antiporter, salt overly sensitive 1 (SOS1), and H+-ATPase, respectively. Clear interactions occurred between these salt-sensitive agonists to accelerate transcription of salt-responsive signaling pathway genes in G. uralensis roots.

For example, Ca2+, H2O2, NO, and eATP promoted transcription of GuSOS3 (salt overly sensitive 3) and/or GuCIPK (CBL-interacting protein kinase) to activate the predominant Ca2+-SOS signaling pathway in salinized liquorice roots. eATP, a novel player in the salt response of G. uralensis, increased the transcription of GuSOS3, GuCIPK, GuRbohD (respiratory burst oxidase homolog protein D), GuNIR (nitrate reductase), GuMAPK3, and GuMAPK6 (the mitogen-activated protein kinases 3 and 6). Moreover, GuMAPK3 and GuMAPK6 expression levels were enhanced by H2O2 in NaCl-stressed G. uralensis roots.

Our results indicated that eATP triggered downstream components and interacted with Ca2+, H2O2, and NO signaling to maintain K+/Na+ homeostasis. We propose that a multiple signaling network regulated K+/Na+ homeostasis in NaCl-stressed G. uralensis roots.

 

中文摘要(谷歌机翻)

我们在短期NaCl胁迫(100 mM,24 h)期间研究了盐敏感信号分子对多年生草本植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)中离子通量和与K+ /Na+稳态相关的基因表达的影响。盐处理导致根细胞中Na+积累比叶细胞更明显。 Na+离子主要在液泡中分隔。暴露于NaCl的根表现出细胞外ATP(eATP),细胞溶质Ca2+,H2O2和NO水平的增加。

稳态通量记录显示,由于质膜(PM)中激活的Na+/H+反向运输系统,这些盐敏感信号分子增强了NaCl响应性Na+流出。此外,由去极化激活的阳离子通道介导的盐诱导的K+流出通过添加Ca2+,H2O2,NO和eATP而降低。这些分子的盐适应性作用(Na+挤压和K+维持)通过药理学试剂减少,包括LaCl3(PMCa2+通道抑制剂),DMTU(活性氧清除剂),cPTIO(NO清除剂)或PPADS(动物PM嘌呤P2受体的拮抗剂。

RT-qPCR数据显示盐化根中PM Na+/H+反向运输系统的激活最有可能是由于编码PM Na+/H+逆向转运蛋白,盐过度敏感1(SOS1)的两个基因GuSOS1和GuAHA的上调,和H+-ATPase。这些盐敏感激动剂之间发生明显的相互作用,以加速G. uralensis根中盐响应信号通路基因的转录。

例如,Ca2+,H2O2,NO和eATP促进GuSOS3(盐过度敏感3)和/或GuCIPK(CBL相互作用蛋白激酶)的转录以激活盐化甘草根中的主要Ca2+-SOS信号传导途径。eATP,一种新的G. uralensis盐响应的参与者,增加了GuSOS3,GuCIPK,GuRbohD(呼吸爆发氧化酶同源蛋白D),GuNIR(硝酸还原酶),GuMAPK3和GuMAPK6(丝裂原活化蛋白激酶3)的转录和6)。此外,在NaCl胁迫的G. uralensis根中,H2O2增强了GuMAPK3和GuMAPK6的表达水平。

我们的结果表明,eATP触发下游组分并与Ca2+,H2O2和NO信号相互作用以维持K+/Na+稳态。我们提出多重信号网络调节NaCl胁迫的G. uralensis根中的K+/Na+稳态。

(A) Na+ and (B) K+ were measured along the root axis at the apical zones (200–2700 µm from the root tip) in no-salt (left panels) and salt-stressed (center panels) conditions. Each point represents the mean of five to six individual plants. ∗P < 0.05, ∗∗P < 0.01,
∗∗∗P < 0.001, compared to controls. (Right panels) Means of Na+ and K+ fluxes at all measurement points, in no-salt (–NaCl) and salt-stressed (+NaCl) plants. Bars (±SD) represent the means of five to six individual plants; different letters (a, b, c, and d) indicate significant differences (P < 0.05) between treatments.

 

文章链接:
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2017.01403/full

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:15


AQUAT TOXICOL:约克大学丨盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响

  • 期刊:Aquatic toxicology
  • 主题:盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响(Na+流)
  • 标题:Impact of salt-contaminated freshwater on osmoregulation and tracheal gill function in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida
  • 影响因子:3.884
  • 检测指标: Na+流速
  • 检测部位:气管鳃丝中心轴
  • Na+流实验处理方法:

长约20mm的蜉蝣在FW(Freshwater)对照条件或SCW(Salt-contaminated water)处理7天

  • Na+流实验测试液成份:

0.5mM NaCl,206.5mM N-甲基-D-葡糖胺(NMDG)

  • 通讯作者:约克大学Andrew Donini、Fargol Nowghani

 

英文摘要

The impact of freshwater (FW) salinization on osmoregulation as well as tracheal gill morphology and function was examined in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida following exposure to salt contaminated water (SCW, 7.25 g/l NaCl) for a 7-day period.

Ionoregulatory homeostasis was perturbed in SCW exposed H. rigida nymphs as indicated by increased hemolymph Na+, K+ and Cl− levels as well as hemolymph pH and water content. Despite this, SCW did not alter gill Na+-K+-ATPase (NKA) or V-type H+-ATPase (VA) activity. In addition, NKA and VA immunolocalization in gill ionocytes did not show alterations in enzyme location or changes in ionocyte abundance.

The latter observation was confirmed using scanning electron microscopy (SEM) to examine exposed tracheal gill ionocyte numbers. Ionocyte surface morphometrics also revealed that SCW did not change individual ionocyte surface area or ionocyte fractional surface area. Nevertheless, analysis of Na+ movement across the tracheal gill of mayfly nymphs using scanning ion-selective electrode technique indicated that FW nymphs acquired Na+ from surrounding water, while tracheal gills of SCW nymphs had the capacity to secrete Na+.

Because Na+ secretion across the gill of SCW-exposed animals occurred in the absence of any change in (1) NKA and VA activity or (2) ionocyte numbers/surface exposure, it was reasoned that Na+ movement across the gill of SCW animals may be occurring, at least in part, through the paracellular pathway. The ultrastructure of tracheal gill septate junctions (SJs) supported this idea as they exhibited morphological alterations indicative of a leakier pathway. Data provide a first look at alterations in osmoregulatory mechanisms that allow H. rigida nymphs to tolerate sub-lethal salinization of their surroundings.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在暴露于盐污染的水(SCW,7.25g / l NaCl)7天后,在may fly(Hexflynia rigida)的若虫中检查淡水(FW)盐化对渗透调节以及气管鳃形态和功能的影响。

在SCW暴露的H. rigida若虫中扰乱了离子调节的体内平衡,如血淋巴Na+,K+和Cl-水平增加以及血淋巴pH和水含量所示。尽管如此,SCW没有改变鳃Na+ -K+ -ATP酶(NKA)或V型H+ -ATP酶(VA)活性。此外,鳃离子细胞中的NKA和VA免疫定位没有显示酶位置的改变或离子细胞丰度的变化。

使用扫描电子显微镜(SEM)确认后一观察结果以检查暴露的气管鳃离子细胞数。离子细胞表面形态测量也表明,SCW没有改变个体离子细胞表面积或离子细胞分数表面积。然而,使用扫描离子选择性电极技术分析穿过may may若虫的气管鳃的Na+运动表明FW若虫从周围水中获得Na+,而SCW若虫的气管鳃具有分泌Na+的能力。

因为在SCW暴露的动物的鳃上Na+分泌发生在(1)NKA和VA活性或(2)离子细胞数量/表面暴露没有任何变化的情况下,因此推测在SCW动物的鳃上Na+运动可能是至少部分地通过细胞旁路径发生。气管鳃隔膜交界处(SJs)的超微结构支持这一观点,因为它们表现出指示渗漏途径的形态学改变。数据首次提供了渗透调节机制的改变,这些改变使得H. rigida若虫能够耐受其周围环境的亚致死盐化。

结果表明,在RI至RVI六个不同区域,沿着蜉蝣的鳃在空间上检查Na+转运(图A)。在所测量的所有6个区域中,蜉蝣的鳃从周围的水中吸收Na+。在前4个鳃区域(RI-RIV)Na+吸收速率大于RV、RVI。相反,发现SCW蜉蝣的鳃在所检查的所有6个区域中分泌Na+,并且分泌速率的空间差异是显着的(图C),来自近端的前两个区域RI和RII比后4个区域的分泌速率要大很多。(图C)。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166445X18310634?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:20


Physiol Plantarum 耐盐旱文章

2012年8月9日,河北师范大学黄占景、肖艳红利用NMT在Physiologia Plantarum上发表了标题为A novel wheat α-amylase inhibitor gene, TaHPS, significantly improves the salt and drought tolerance of transgenic Arabidopsis的文章。

 

  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 主题:一种新型小麦α-淀粉酶抑制剂基因TaHPS显着提高了转基因拟南芥的耐盐性和耐旱性
  • 标题:A novel wheat α-amylase inhibitor gene, TaHPS, significantly improves the salt and drought tolerance of transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:3.656
  • 检测指标:Na+、K+、Ca2+流速
  • 检测部位:根、保卫细胞
  • Na+、K+、Ca2+流实验处理方法:

5天的小麦幼苗,0或200mM NaCl处理1天

  • Na+、K+、Ca2+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+(根):0.5mM NaCl,pH 6.0

Ca+、K+(保卫细胞):0.1mM CaCl2,0.1mM KCl,pH 6.0

  • 通讯作者:河北师范大学黄占景、肖艳红

 

英文摘要

On the basis of microarray analyses of the salt‐tolerant wheat mutant RH8706‐49, a previously unreported salt‐induced gene, designated as TaHPS [Triticum aestivum hypothetical (HPS)‐like protein], was cloned.

Real‐time quantitative polymerase chain reaction analyses showed that expression of the gene was induced by abscisic acid, salt and drought. The encoded protein was found to be localized mainly in the plasma membranes. Transgenic Arabidopsis plants overexpressing TaHPS were more tolerant to salt and drought stresses than non‐transgenic wild‐type (WT) plants. Under salt stress, the root cells of the transgenic plants secreted more Na+ and guard cells took up more Ca2+ ions. Compared with wild‐type plants, TaHPS‐expressing transgenic plants showed significantly lower amylase activity and glucose and malic acid levels.

Our results showed that the expression of TaHPS inhibited amylase activity, which subsequently led to a closure of stomatal apertures and thus improved plant tolerance to salt and drought.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在耐盐小麦突变体RH8706-49的微阵列分析的基础上,克隆了先前未报道的盐诱导基因,命名为TaHPS [Triticum aestivum hypothetical(HPS)-like protein]。

实时定量聚合酶链反应分析表明,该基因的表达是由脱落酸,盐和干旱诱导的。发现编码的蛋白质主要位于质膜中。与非转基因野生型(WT)植物相比,过表达TaHPS的转基因拟南芥植物对盐和干旱胁迫更耐受。在盐胁迫下,转基因植物的根细胞分泌更多的Na+,保卫细胞吸收更多的Ca2+离子。与野生型植物相比,表达TaHPS的转基因植物显示出显着更低的淀粉酶活性和葡萄糖和苹果酸水平。

我们的研究结果表明,TaHPS的表达抑制了淀粉酶活性,随后导致气孔孔闭合,从而提高了植物对盐和干旱的耐受性。

Phenotypes of plants treated with NaCl and PEG for three weeks. (A) Treated with 0 mM NaCl for 3 weeks.Non-destructive determination of centrifugal flow and fluxes.(A) Flow and fluxes of Na+ in root cells.

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1399-3054.2012.01707.x

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:23


FOOD CHEM:南京农大丨钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导

  • 期刊:Food Chemistry
  • 主题:钙参与盐胁迫下作物酚类积累的GABA信号转导(钙信号)
  • 标题:Ca2+ involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in germinated hulless barley under NaCl stress
  • 影响因子:5.399
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测部位:根尖细胞
  • Ca2+流实验处理方法:

三日龄的大麦幼苗,60mM NaCl、60mM NaCl + 0.5mM GABA、60mM NaCl + 0.1mM 3-MP分别处理四天和六天

  • Ca2+流实验测试液成份:

0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4,ph 6.0

  • 通讯作者:南京农业大学杨润强、马燕

 

英文摘要

In this study, in order to investigate the role of Ca2+ in GABA signal transduction involved in phenolics accumulation in barley seedlings under NaCl stress, the seedlings were treated with exogenous GABA and its synthesis inhibitor, 3-mercaplopropionic acid (3-MP), as well as Ca2+ channel blockers La3+, Ca2+ chelator EGTA, and Ca2+ release channel inhibitor 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB).

The results showed that GABA significantly enhanced phenolics, calcium and calmodulin content. It also induced Ca2+ influx in barley root tips cells, and altered the distribution of Ca2+, making calcium precipitates more uniform and intensive. While, 3-MP treatment led to opposite changes, which suggested that GABA was essential for calcium content increase. In addition, accumulation of phenolics was inhibited by LaCl3, EGTA and 2-APB treatments, and this inhibition could be alleviated partly by exogenous GABA.

Taken together, Ca2+ was involved in GABA signal transduction for phenolics accumulation in barley seedlings under NaCl stress.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在本研究中,为了研究Ca2+在NaCl胁迫下大麦幼苗中酚类物质积累的GABA信号转导中的作用,用外源GABA及其合成抑制剂3-巯基丙酸(3-MP)处理幼苗。以及Ca2+通道阻滞剂La3+,Ca2+螯合剂EGTA和Ca2+释放通道抑制剂2-氨基乙氧基二苯基硼酸盐(2-APB)。

结果表明,GABA显着增强了酚类,钙和钙调蛋白的含量。它还诱导大麦根尖细胞内的Ca2+流入,并改变Ca2+的分布,使钙沉淀更均匀和密集。然而,3-MP处理导致相反的变化,这表明GABA对钙含量的增加至关重要。此外,LaCl3,EGTA和2-APB处理抑制了酚类物质的积累,这种抑制作用可以通过外源性GABA部分缓解。

总之,Ca2+参与了NaCl胁迫下大麦幼苗中酚类物质积累的GABA信号转导。

结果表明,对照大麦幼苗根尖Ca2+外排,与对照相比,NaCl处理引起的Ca2+由外排向吸收转变。GABA处理得到稳定的Ca2+吸收,其中处理6天的吸收明显高于处理4天吸收。GAD抑制剂(3-MP)在不同处理时期产生了不同的趋势,与单独使用NaCl处理相比,第4天Ca2+的外排速率显着增加,但第6天Ca2+流入量较弱。
注:CK表示大麦用蒸馏水喷洒; N表示60mM NaCl处理; NG表示60mM NaCl + 0.5mM GABA处理; NM表示60mM NaCl + 0.1mM 3-MP处理。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590157519300252?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:26


JIPB:山东农大、枣庄学院丨TaPUB1提升小麦耐盐性机制

  • 期刊:J Integr Plant Biol
  • 主题:TaPUB1提升小麦耐盐性机制
  • 标题:The involvement of wheat (Triticum aestivum L.) U-box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 in salt stress tolerance
  • 影响因子:3.129
  • 检测指标:Na+、K+、H+流速
  • 检测部位:根部分生区
  • Na+、K+、H+流实验处理方法:

7日龄小麦,200mM NaCl瞬时胁迫处理/200uM NaC处理7天

  • Na+、K+、H+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+/H+:0.5mM NaCl ,0.3mM MES,pH6.0

K+/H+:0.1mM KCl ,0.3mM MES,pH6.0

  • 通讯作者:山东农业大学王玮、枣庄学院王文强

 

英文摘要

U‐box E3 ubiquitin ligases play important roles in the ubiquitin/26S proteasome machinery and in abiotic stress responses. TaPUB1‐overexpressing wheat (Triticum aestivum L.) were generated to evaluate its function in salt tolerance. These plants were more salt stress tolerance during seedling and flowering stages, whereas the TaPUB1‐RNAi‐mediated knock‐down transgenic wheat showed more salt stress sensitivity than the wild type (WT).

TaPUB1 overexpression up‐regulated the expression of genes related to ion channels and increased the net root Na+ efflux, but decreased the net K+ efflux and H+ influx, thereby maintaining a low cytosolic Na+/K+ ratio, compared with the WT. However, RNAi‐mediated knock‐down plants showed the opposite response to salt stress. TaPUB1 could induce the expression of some genes that improved the antioxidant capacity of plants under salt stress. TaPUB1 also interacted with TaMP (Triticum aestivum.α‐mannosidase protein), a regulator playing an important role in salt response in yeast and in plants.

Thus, low cytosolic Na+/K+ ratios and better antioxidant enzyme activities could be maintained in wheat with overexpression of TaPUB1 under salt stress. Therefore, we conclude that the U‐box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 positively regulates salt stress tolerance in wheat.

 

中文摘要(谷歌机翻)

U-box E3泛素连接酶在泛素/ 26S蛋白酶体机制和非生物应激反应中起重要作用。产生TaPUB1-过表达的小麦(Triticum aestivum L.)以评估其在耐盐性中的功能。这些植物在幼苗和开花期间具有更多的盐胁迫耐受性,而TaPUB1-RNAi介导的敲低转基因小麦显示出比野生型(WT)更多的盐胁迫敏感性。

与WT相比,TaPUB1过表达上调与离子通道相关的基因的表达并增加净根Na +流出,但降低净K +流出和H +流入,从而维持低细胞溶质Na + / K +比率。然而,RNAi介导的敲低植物显示出对盐胁迫的相反反应。TaPUB1可诱导某些基因的表达,从而提高盐胁迫下植物的抗氧化能力。TaPUB1还与TaMP(Triticumaestivum.α-甘露糖苷酶蛋白)相互作用,TaMPUB是一种在酵母和植物中的盐响应中起重要作用的调节剂。

因此,在盐胁迫下过表达TaPUB1的小麦中可以维持较低的细胞溶质Na + / K +比率和较好的抗氧化酶活性。因此,我们得出结论,U-box E3泛素连接酶TaPUB1正调节小麦的盐胁迫耐受性。

Figure 4. Accumulation of Na+ and K+ in transgenic and WT plants under normal and salt stress conditions (E) The Na+/K+ ratio in the roots of transgenic and WT plants exposed to 0 mM and 200 mM NaCl. (F and G) Quantification of Na+ and K+ content in leaves of transgenic and WT plants without and with 200 mM NaCl treatment. (H) The Na+/K+ ratio in the leaves of transgenic and WT plants exposed to 0 mM and 200 mM NaCl. The data were presented as the mean ±SD of three independent experiments. Asterisks above each column indicate statistical differences to the WT plants (*P<0.05; **P<0.01).

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.12842

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:28


EEB:西北农林科技大学丨MsPIP2; 2提升转基因拟南芥耐盐性

  • 期刊:Environmental and Experimental Botany(EEB)
  • 主题:MsPIP2; 2提升转基因拟南芥耐盐性
  • 标题:MsPIP2; 2, a novel aquaporin gene from Medicago sativa, confers salt tolerance in transgenic Arabidopsis
  • 影响因子:3.712
  • 检测指标: Na+、K+流速
  • 检测部位:伸长区,距离根尖550-600μm
  • Na+、K+流实验处理方法:

7日龄拟南芥,150mM NaCl处理24小时

  • Na+、K+流实验测试液成份:文献无
  • 推荐测试液成份:

Na+:0.5mMNaCl ,0.3mM MES,pH6.0
K+:0.1mMKCl ,0.3mM MES,pH6.0

  • 通讯作者:西北农林科技大学杨培志

 

英文摘要

Aquaporins (AQPs) are channel proteins that facilitate water transport across cell membranes and play important roles in many biological processes. However, most AQP functions are still poorly understood in the plant kingdom. Here, MsPIP2;2 was isolated and identified from alfalfa (Medicago sativa). MsPIP2;2 was localized to the plasma membrane, and its expression was induced by salt and abscisic acid (ABA) treatment. Overexpression of MsPIP2;2 in Arabidopsis increased the seed germination rate, seedling root length, survival rate, proline content and antioxidant defence activity and decreased cell membrane damage and reactive oxygen species (ROS) accumulation compared to those in WT under salt stress.

The salt tolerance of MsPIP2;2 was affected by Ca2+ and pH in transgenic Arabidopsis plants. MsPIP2;2-overexpressing plants maintained a better K+/Na+ ratio and higher Ca2+ content under salt stress. The higher K+/Na+ maintenance in transgenic plants was mainly achieved by increasing Na+ efflux and K+ retention in roots via regulating the expression of the related ion channel genes. Stress-responsive genes, including P5CS1, RD29A, DREB2 and KIN2, were upregulated in transgenic plants under salt stress.

These results suggest that MsPIP2;2 confers salt tolerance by regulating antioxidant defence system-mediated ROS scavenging, K/Na ion homeostasis and stress-responsive gene expression in plants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

水通道蛋白(AQPs)是促进水跨细胞膜转运的通道蛋白,在许多生物过程中起重要作用。然而,大多数AQP功能在植物界仍然知之甚少。在此,从紫花苜蓿(Medicago sativa)中分离并鉴定了MsPIP2; 2。MsPIP2; 2定位于质膜,其表达由盐和脱落酸(ABA)处理诱导。与盐胁迫下WT相比,拟南芥中MsPIP2; 2的过量表达提高了种子萌发率,幼苗根长,存活率,脯氨酸含量和抗氧化防御活性,降低了细胞膜损伤和活性氧(ROS)积累。

MsPIP2; 2的耐盐性受转基因拟南芥植物中Ca2+和pH的影响。MsPIP2; 2过表达植物在盐胁迫下保持更好的K+ / Na+比率和更高的Ca2+含量。转基因植物中较高的K+ / Na+维持率主要通过调节相关离子通道基因的表达来增加根中的Na+流出和K+保留来实现。应激反应基因,包括P5CS1,RD29A,DREB2和KIN2,在盐胁迫下在转基因植物中上调。

这些结果表明,MsPIP2; 2通过调节抗氧化防御系统介导的ROS清除,K / Na离子稳态和植物中的应激反应基因表达来赋予耐盐性。

Fig. 9. The net flux of Na+ and K+ at the root tip elongation zones of 7-day-old Arabidopsis seedlings. (A) The net Na+ flux under normal conditions (0 mM NaCl). (B) The net Na+ flux after 150 mM NaCl stress. (C) The mean Na+ flux. (D) The net K+ flux under normal conditions (0 mM NaCl). (E) The net K+ flux after 150 mM NaCl stress. (F) The mean K+ flux. Bars represent the mean ± SE (n = 3). Asterisks and double asterisks above the bars indicate significant differences between the transgenic lines and the WT under the same growth conditions: *, P < 0.05; **, P < 0.01.

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847219300036

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:31


JXB:华中农大丨南瓜和黄瓜耐盐性差异的分子机制

  • 期刊:Journal of Experimental Botany
  • 主题:南瓜和黄瓜耐盐性差异的分子机制
  • 标题:Tissue-specific respiratory burst oxidase homologue -dependent H2O2 signaling to the plasma membrane H+-ATPase confers potassium uptake and salinity tolerance in Cucurbitaceae
  • 影响因子:5.360
  • 检测指标: K+流速
  • 检测部位:距离根尖1mm
  • K+流实验处理方法:

5日龄黄瓜幼苗,75mM NaCl处理24小时

  • K+流实验测试液成分:

0.5mM KCl,0.1mM CaCl2,pH 5.7

  • 作者:华中农业大学别之龙、黄远

 

英文摘要

Potassium (K+) is a critical determinant ofsalinity tolerance, and H2O2 has been recognised as an important signalingmolecule that mediates many physiological responses. However, the details onhow H2O2 signaling regulates potassium uptake in the root under salt stressremain elusive. In this study, the salt sensitive cucumber and salt tolerantpumpkin which belong to the same family cucurbitaceae were used to answer theabove question.

Weshow that higher salt tolerance in pumpkin was related to its superior abilityfor K+ uptake and higher H2O2 accumulation in the root apex. Transcriptomeanalysis showed that salinity induced 5886 (3005 up and 2811 down) and 4679(3965 up and 714 down) differentially expressed genes (DEGs) in cucumber andpumpkin, respectively. DEGs encoding NADPH oxidase (RBOHD), 14-3-3 protein(GRF12), plasma membrane H+- ATPase (AHA1) and potassium transporter (HAK5)showed higher expression in pumpkin than cucumber under salinity stress.Treatment with a NADPH oxidase inhibitor diphenylene iodonium resulted in alower RBOHD, GRF12, AHA1 and HAK5 expression, reduced plasma membrane H+-ATPase activity, and smaller K+ uptake, resulting in a loss of salinitytolerance trait in pumpkin. The opposite results were obtained when the plantswere pre-treated with exogenous H2O2. Knocking out of RBOHD in pumpkin byCRISPR-Cas9 editing of coding sequences resulted in lower root apex H2O2 and K+content and GRF12, AHA1 and HAK5 expression, ultimately resulting in asalt-sensitive phenotype. However, ectopic expression of pumpkin RBOHD inArabidopsis led to the opposite effect.

Taken together, this study shows that RBOHD-dependent H2O2 signaling in the root apex is important for the pumpkin salttolerance and suggests a novel mechanism that confers this trait, namelyRBOHD-mediated transcriptional and post-translational activation of plasmamembrane H+-ATPase operating upstream of HAK5 K+ uptake transporters.

 

中文摘要(谷歌机翻)

钾(K+)是耐盐性的关键决定因素,H2O2已被认为是介导许多生理反应的重要信号分子。然而,关于H2O2信号如何在盐胁迫下调节根中钾吸收的细节仍然难以捉摸。在这项研究中,使用属于同一科葫芦科的盐敏感黄瓜和耐盐南瓜来回答上述问题。

我们表明,南瓜中较高的耐盐性与其对根尖的K +吸收能力和较高的H2O2积累有关。转录组分析显示盐度分别诱导黄瓜和南瓜中5886(3005上和下2811下)和4679(3965上和下714)差异表达基因(DEG)。在盐胁迫下,编码NADPH氧化酶(RBOHD),14-3-3蛋白(GRF12),质膜H+- ATP酶(AHA1)和钾转运蛋白(HAK5)的DEGs在南瓜中的表达高于黄瓜。用NADPH氧化酶抑制剂二亚苯基碘处理导致较低的RBOHD,GRF12,AHA1和HAK5表达,降低的质膜H+- ATP酶活性和较小的K+摄取,导致南瓜中盐度耐受性状的丧失。当用外源H2O2预处理植物时获得相反的结果。通过编码序列的CRISPR-Cas9编辑敲除南瓜中的RBOHD导致较低的根尖H2O2和K+含量以及GRF12,AHA1和HAK5表达,最终导致盐敏感表型。然而,拟南芥中南瓜RBOHD的异位表达导致相反的效果。

总之,本研究表明,根尖中依赖RBOHD的H2O2信号传导对南瓜耐盐性具有重要意义,并提示了一种赋予这种特性的新机制,即RBOHD介导的质膜H+-ATPase的转录和翻译后激活。 HAK5 K+摄取转运蛋白的上游。

Figure 7. Relative expression of GRF (14-3-3 protein), AHA (plasma membrane H+-ATPase) and HAK5 (high affinity K+ transporter) in the root apex of cucumber (A, C, E) and pumpkin (B, D, F) exposed to 75 mM NaCl for 24 h. (G) to (J): plasma membrane H+-ATPase activity and net K+ flux measured after 24 h of exposure to 75 mM NaCl stress from the root apex pre-treated for 1 h in solutions containing specific chemicals (DPI, an NADPH oxidase inhibitor, H2O2) in cucumber (G, I) and pumpkin (H, J). Values are the mean ± SE (n=4). Different letters indicate significant difference (P < 0.05) according to Duncan's multiple range tests. The gene ID for cucumber GRF, AHA and HAK5 is Csa3G890040 (GRF8), Csa1G045600 (AHA11) and Csa3G835810 (HAK5), and it is CmoCh01G016540 (GRF12), CmoCh11G003690 (AHA1) and CmoCh08G004000 (HAK5) for pumpkin.

 

文章链接:

https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz328/5530665

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:34


New Phytol:中农丨PTP3ases调节棉花耐盐新机制

  • 期刊:New Phytologist
  • 主题:PTP3ases调节棉花耐盐新机制
  • 标题:Phosphatase GhDsPTP3a interacts with annexin protein GhANN8b to reversely regulate salt tolerance in cotton (Gossypium spp.)
  • 影响因子:7.299
  • 检测指标:Ca2+、Na+、K+流速
  • Ca2+流实验方法:

7d拟南芥,100 mM NaCl瞬时盐胁迫处理,检测距根尖1000微米的点

  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.1 % sucrose, pH 6.0
  • K+、Na+流实验方法:

· 5d拟南芥,0、100 mM NaCl处理24h,检测距根尖200微米的点
· 6d拟南芥,50 uM LaCl3+100 mM NaCl处理24h,检测距根尖200微米的点

  • K+、Na+流实验测试液成份:
    0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.1 mM NaCl,
    0.3 mM MES, pH 6.0
  • 作者:中国农业大学李芳军、穆春、得州农工大学单立波

 

英文摘要

Salinity is among the major factorslimiting crop production worldwide. Despite having moderate salt‐tolerance,cotton (Gossypium spp.) suffers severe yield losses to salinity stresses,largely due to being grown on saline‐alkali and drylands.

To identify genetic determinants conferringsalinity tolerance in cotton, we deployed a functional genomic screen using acotton cDNA library in a virus‐induced gene silencing (VIGS) vector. We have revealed thatsilencing of GhDsPTP3a, which encodes a protein phosphatase, increases cottontolerance to salt stress.

Yeast two‐hybrid screensindicated that GhDsPTP3a interacts with GhANN8b, an annexin protein, whichplays a positive role in regulating cotton response to salinity stress. Saltstress induces GhANN8b phosphorylation, which is subsequently dephosphorylated byGhDsPTP3a. Ectopic expression of GhDsPTP3a and GhANN8b oppositely regulatesplant salt tolerance and calcium influx. In addition, we have revealed thatsilencing of GhDsPTP3a or GhANN8b exerts opposing roles in regulating GhSOS1transcript levels, and ectopic expression of GhANN8b elevates Na+ efflux inArabidopsis under salinity stress.

Our study demonstrates that a cottonphosphatase GhDsPTP3a and an annexin protein GhANN8b interact and reverselymodulate Ca2+ and Na+ fluxes in cotton salinity responses.

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐度是限制全球作物生产的主要因素之一。尽管具有适度的耐盐性,但棉花(Gossypium spp。)遭受盐度胁迫的严重产量损失,主要是由于在盐碱地和干旱地区生长。

为了鉴定赋予棉花耐盐性的遗传决定因子,我们在病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体中使用棉花cDNA文库部署了功能基因组筛选。我们已经发现,编码蛋白磷酸酶的GhDsPTP3a的沉默会增加棉花对盐胁迫的耐受性。

酵母双杂交筛选表明GhDsPTP3a与膜联蛋白GhANN8b相互作用,后者在调节棉花对盐胁迫的反应中起着积极作用。盐胁迫诱导GhANN8b磷酸化,其随后被GhDsPTP3a去磷酸化。GhDsPTP3a和GhANN8b的异位表达相反地调节植物盐耐受性和钙内流。此外,我们发现GhDsPTP3a或GhANN8b的沉默在调节GhSOS1转录水平中发挥相反的作用,并且GhANN8b的异位表达在盐胁迫下提高拟南芥中的Na+流出。

我们的研究表明棉花磷酸酶GhDsPTP3a和膜联蛋白GhANN8b在棉花盐度反应中相互作用并反向调节Ca2+和Na+通量。

(b) Ectopic-expression of GhDsPTP3a or GhANN8b alters extracellular Na+ efflux upon salt stress in live roots via NMT assay. (c) LaCl3 blocks GhANN8b-induced Na+ efflux upon salt stress in live roots via NMT assay.

 

文章链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nph.15850#accessDenialLayout

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:36


Plant J | 非损伤微测技术突出贡献奖获得者 抗盐成果

  • 期刊:Plant Journal
  • 主题:Plant J | 非损伤微测技术突出贡献奖获得者 最新抗盐成果
  • 标题:Root vacuolar Na+ sequestration but not exclusion from uptake correlates with barley salt tolerance
  • 影响因子:5.775
  • 检测指标:Na+、H+
  • 通讯作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,华中农业大学吴洪洪

 

英文摘要

Soil salinity is a major constraint for the global agricultural production. For many decades, Na+ exclusion from uptake has been the key trait targeted in breeding programs; yet, no major breakthrough in creating salt tolerant germplasm was achieved.

In this work, we have combined the MIFE technique for non‐invasive ion flux measurements with confocal fluorescence dye imaging technique to screen 45 accessions of barley to reveal the relative contribution of Na+ exclusion from the cytosol to the apoplast and its vacuolar sequestration in the root apex, for the overall salinity stress tolerance.

We show that Na+/H+ antiporter‐mediated Na+ extrusion from the root plays a minor role in the overall salt tolerance in barley. At the same time, a strong and positive correlation was found between root vacuolar Na+ sequestration ability and the overall salt tolerance. The inability of salt sensitive genotypes to sequester Na+ in root vacuoles was in a contrast to a significantly higher expression levels of both HvNHX1 tonoplast Na+/H+ antiporters and HvVP1 H+‐pumps compared with tolerant genotypes. This data is interpreted as a failure of sensitive varieties to prevent Na+ back‐leak into the cytosol and existence of a futile Na+ cycle at the tonoplast.

Taken together, our results demonstrated that root vacuolar Na+ sequestration but not exclusion from uptake played the main role in barley salinity tolerance and suggested that the focus of the breeding programs should be shifted from targeting genes mediating Na+ exclusion from uptake by roots to more efficient root vacuolar Na+ sequestration.

 

中文摘要(谷歌机翻)

土壤盐分是全球农业生产的主要制约因素。几十年来,Na+被吸收排除一直是育种计划的关键特征;然而,在制备耐盐种质方面没有取得重大突破。

在这项工作中,我们将非侵入性离子通量测量的MIFE技术与共聚焦荧光染料成像技术结合起来筛选45份大麦品种,以揭示Na+从细胞质中排斥到质外体的相对贡献及其在根中的液泡隔离顶点,对于整体盐度胁迫耐受性。

我们显示Na+/H+逆向转运蛋白介导的Na+从根部挤出在大麦的总体耐盐性中起着次要作用。同时,根液泡Na+螯合能力与总体耐盐性之间存在强烈的正相关关系。与耐受基因型相比,盐敏感基因型不能在根空泡中螯合Na+与HvNHX1液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白和HvVP1H+-泵的显着更高表达水平形成对比。该数据被解释为敏感品种的失败,以防止Na+背泄漏到胞质溶胶中并且在液泡膜中存在无效的Na+循环。

总之,我们的结果表明根液泡Na+隔离但不排除摄取在大麦耐盐性中起主要作用,并且表明育种计划的重点应该从靶向基因介导Na+排斥从根吸收到更有效的根液泡Na+隔离。

 


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/tpj.14424

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:26


Nature Commun | Na+/H+流与SOS抗盐(文献汇总)

中国农大郭岩课题组在Nature Communications在线发表题为Calcium-activated 14-3-3 proteins as a molecular switch in salt stress tolerance的研究成果。

研究揭示了14-3-3蛋白通过感受钙信号,选择性的结合和抑制SOS2和PKS5的激酶活性,并协同调控Na+/H+反向转运蛋白SOS1和质膜H+-ATPase活性,影响植物耐盐能力。

 

拟南芥根尖分生区Na+流结果

 

我们为您整理了利用非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)研究SOS基因家族的盐胁迫文章。

 

  • Co-expression of SpSOS1 and SpAHA1 in transgenic Arabidopsis plants improves salinity tolerance. BMC Plant Biology, 2019, 19(1):74.
  • Overexpression of the PtSOS2 gene improves tolerance to salt stress in transgenic poplar plants. Plant Biotechnology Journal, 2015, 13(7): 962-73.
  • Co-expression of the Arabidopsis SOS genes enhances salt tolerance in transgenic tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.). Protoplasma, 2014, 251(1):219-31.
  • SOS1 gene overexpression increased salt tolerance in transgenic tobacco by maintaining a higher K+/Na+ ratio. Journal of plant physiology, 2012, 169(3): 255-261.
  • Nax loci affect SOS1-like Na+/H+ exchanger expression and activity in wheat. Journal of Experimental Botany, 2016, 67(3):835-44.
  • Haem oxygenase modifies salinity tolerance in Arabidopsis by controlling K+ retention via regulation of the plasma membrane H+-ATPase and by altering SOS1 transcript levels in roots. Journal of Experimental Botany, 2013, 64(2): 471-481.
  • Na+-H+ antiporter activity of the SOS1 gene, lifetime imaging analysis and electrophysiological studies on Arabidopsis seedlings. Physiologia Plantarum, 2009,137(2):155-65.

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:49


JXB:华中农大别之龙|离子流揭示中国南瓜与印度南瓜的耐盐策略

2018年7月,华中农大园艺林学学院别之龙教授团队关于不同遗传背景南瓜材料耐盐性策略差异的研究成果在Journal of Experimental Botany上发表题为An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species的研究成果。牛蒙亮、陈晨、谢俊俊为本文共同第一作者,别之龙、黄远为并列通讯作者。

 

葫芦科中南瓜具有较强的耐盐性,在瓜类嫁接中广泛用作黄瓜、西瓜等盐敏感材料的砧木,具有较强的限制Na+等盐害离子向地上部运转的能力,其中生产中的南瓜砧木多为中印南瓜杂合体(Cucurbita maxima × Cucurbita moschata)材料。

 

前期研究发现,中国南瓜(Cucurbita moschata)和印度南瓜(Cucurbita maxima)二者具有显著差异的Na+积累模式与耐盐能力(A shoot based Na+ tolerance mechanism observed in pumpkin—An important consideration for screening salt tolerant rootstocks. 2017, Scientia Horticulturae, 218:38-47.),某些特殊的南瓜材料在维持叶片中高Na+含量的同时依然具有极强的耐盐能力,这引起了研究者对这些材料耐盐策略的兴趣,其Na+转运过程具有哪些不同寻常之处?

 

研究利用MIFE®(非损伤微测技术的一种,澳大利亚塔斯马尼亚大学SergeyShabala教授提供),详细对比了两类南瓜材料在NaCl胁迫后根尖、叶脉、叶肉中Na+、K+等离子的流速情况相。结果发现,相比中国南瓜,印度南瓜在NaCl胁迫下向叶脉的皮层细胞和木质部薄壁组织中转运更多的Na+避免其在叶肉中卸载。同时,盐胁迫下印度南瓜在根系和叶肉中具有更低的K+外流趋势,从而有效维持细胞内较高的K+/Na+比。

100 mM NaCl实时刺激下,叶肉细胞、叶脉、根系的K+流变化。负值表示外排,正值表示吸收。

 

该文章利用了非损伤微测技术比较了两类嫁接生产中常见的砧木南瓜耐盐性与Na+、K+转运模式之间的联系,是利用此类技术在植物根系、叶脉及叶肉中整合应用的代表。

 

截至2018年底,别之龙教授课题组已经利用非损伤微测技术发表3篇SCI文章,均为抗盐研究,累计影响因子14.84。文章信息如下:

 

An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species. Journal of Experimental Botany. 2018, 69(20):4945-4960.

 

Root respiratory burst oxidase homologue-dependent H2O2 production confers salt tolerance on a grafted cucumber by controlling Na+ exclusion and stomatal closure. Journal of Experimental Botany. 2018, 69(14):3465-3476.(JXB:华中农大别之龙NMT揭示嫁接黄瓜根源H2O2促耐盐机制)

 

Scanning ion-selective electrode technique and X-ray microanalysis provide direct evidence of contrasting Na+ transport ability from root to shoot in salt-sensitive cucumber and salt-tolerant pumpkin under NaCl stress. Physiologia Plantarum. 2014, 152(4):738-48.

 

致 谢

感谢本文第一作者牛蒙亮博士供稿。
欢迎大家联系我们踊跃投稿,010-8262 4800。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 07:52


SCI REP-UK :山东农大丨NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢

  • 期刊:Scientific Report
  • 主题:NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测样品:杨树根伸长区(距根尖15mm)和叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流实验处理方法:

4周龄杨树幼苗,分别经0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)处理

  • NH4+、NO3-流实验测试液成份:
    NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
    NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

 

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse. Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了盆栽的“ Neva”杨树的盆栽实验,以评估在受控条件下温室中磁化盐水(MTSW)对氮素代谢是否有积极作用。经过30天的处理后,根据田间实验和实验室分析确定了生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果表明:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化作用导致根部的硝酸盐氮(NO3-N)含量比叶片中的增加更大,同时伴随着更大的NO3-流出量和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中的铵态氮(NH4+ -N)含量更高,并且比根部更高地吸收了净NH4 +。(4)磁化刺激谷氨酰胺合酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而叶片中谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度增加,而根部减少,谷胱甘肽总含量增加。

总体而言,这些结果表明,MTSW对田间条件下的氮转运有一些有益的影响,尤其是对于平衡NO3- -N和NH4+ -N的分布。此外,这些发现证实了将低质水用于农业的潜力。



结果表明:对于NO3-,叶肉细胞和根伸长区均表现为外排。存在NaCl胁迫时,磁疗前后,叶肉细胞的NO3-外排速率从235.09 pmol·cm-2·s-1(NM4)增加到290.23 pmol·cm-2·s-1(M4);经NaCl胁迫后,根伸长区的NO3-外排速率从123.53 pmol·cm-2·s-1(M4)增加到157.51 pmol·cm-2·s-1(NM4)。

至于NH4+,叶肉细胞表现为吸收而根伸长区表现为外排。经NaCl胁迫后,叶肉细胞的NH4+吸收速率降低,NM0和NM4并无显著差异。但在根伸长区,NaCl胁迫后NH4+外排速率更高,M4的外排速率达到了186.83 pmol·cm-2·s-1。

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:07


PCP李银心:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶可促植物保钾缓解质膜去极化

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶可促植物保钾缓解质膜去极化
  • 期刊:Plant & Cell Physiology
  • 影响因子:4.062
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability
  • 作者:中科院植物所李银心、吕素莲、台方

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

盐角草根细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐诱导的脂类改变在许多植物物种中已有报道,然而,脂类生物合成和代谢如何调控,脂类在植物耐盐性中如何发挥作用的研究却少得多。在本研究中,盐角草细胞质膜(PM)中磷脂酰丝氨酸(PS)含量明显高于拟南芥。随后从盐角草中分离到一个编码磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的基因,命名为SePSS。多重比对和系统发育分析表明,SePSS属于碱基交换型PSS,位于内质网。在400或800 mM NaCl胁迫下,SePSS在盐角草悬浮细胞中的失活导致PS含量降低,细胞存活率降低,PM去极化和K+外排增加。相比之下,SePSS的上调导致拟南芥PS和磷脂酰乙醇胺(PE)水平升高,耐盐性增强,同时转基因株系中活性氧积累比WT低,膜损伤较少,PM去极化较少,K+/Na+较高。这些结果表明,PS水平与植物耐盐性呈正相关,SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性,进而调节PM电位和通透性,维持离子稳态。本研究的工作内容为改善植物在多重胁迫下的生长提供了一个潜在的策略。

 

离子/分子流实验处理

0、400、800 mM NaCl处理2 h

 

离子/分子流实验结果

盐胁迫下,植物的PM常常会发生去极化,导致K+从细胞中渗出。为了研究SePSS在盐胁迫下调节膜电位的可能作用,分别用0、400和800 mM NaCl处理空载体(empty vector,EV)细胞和SePSS-RNAi细胞。采用非损伤微测技术(NMT)检测K+净流速,与无盐处理相比,400和800 mM NaCl处理使EV细胞K+内流减少,800 mM NaCl处理使SePSS-RNAi细胞K+由内流转为外排(图1)。这些结果表明,敲除SePSS可能会加剧NaCl诱导的PM去极化,从而导致K+从细胞中渗漏。

图1. 在不同NaCl浓度下盐角草细胞的净K+流速

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,PM中PS含量增加,盐角草的PS含量明显高于拟南芥。
  • SePSS编码一种位于内质网的磷脂酰丝氨酸合成酶。
  • 盐处理可诱导SePSS表达。
  • 敲除盐角草细胞中的SePSS导致耐盐性降低。
  • 过表达SePSS增加了拟南芥PM中PS和PE的表达。
  • 过表达SePSS使拟南芥的膜损伤更小,耐盐性更高。
  • 盐胁迫下转基因拟南芥根系PM去极化发生较少。
  • 盐胁迫下转基因拟南芥K+积累增加,Na+积累减少。

 

结论

本研究结果表明,组成性(constitutively)高的PS含量有利于盐角草的耐盐性。SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性。PS含量的增加可以维持PM的去极化和膜的通透性,从而维持PM的稳定性,进而维持盐胁迫下K+/Na+的稳态。考虑到PM的特性,本研究的工作内容可能为改善植物在多重胁迫下的生长提供一个潜在的策略。对可以与PS相互作用的蛋白质的进一步研究将增进本研究对PS在植物耐盐性中的作用的了解。此外,未来研究盐角草对盐胁迫响应的膜脂重塑模式,可为该物种其他脂类的作用及其盐适应机制提供重要的认识。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose , pH 5.7

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,中国科学院植物研究所于2016年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa141

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:16


IJMS联盟澳洲专家:HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫

基本信息

  • 主题:HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫
  • 期刊:International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:4.556
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K+and Ca2+ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots
  • 作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,Mohammad Alnayef

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Ca2+

 

检测样品

水稻根伸长区(距离根尖1.2 mm根表上的点)、成熟区(距离根尖15 mm根表上的点)、根木质部薄壁细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

在水稻中,OsHKT1;5基因已被报道是耐盐性的关键决定因素。该基因由SKC1基因座携带,其作用归因于Na+从木质部卸载。然而,以往的研究并未提供直接证据。此外,SKC1在向地上部装载(loading)和运送K+方面的报告功能还有待解释。本工作采用非损伤微测技术比较了野生型(WT)和NIL(SKC1)植物根木质部薄壁细胞吸收Na+的动力学。数据显示,在野生型植物中观察到Na+重吸收,但在NIL(SKC1)植物中未观察到,因此质疑HKT1;5作为直接从木质部中去除Na+的转运蛋白的功能。相反,HKT1;5表达水平的改变改变了水稻表皮和中柱中参与K+和Ca2+吸收和稳态的膜转运蛋白的活性,从而解释了观察到的表型。本研究得出的结论是,HKT1;5在植物耐盐碱性中的作用不能仅仅归因于降低木质部汁液中Na+的浓度,而是引发了其他转运蛋白在胁迫条件下参与维持植物离子体内稳态和信号传导的活动的复杂反馈调节。

 

离子/分子流实验处理

5日龄水稻水培幼苗80 mM NaCl实时处理

 

离子/分子流实验结果

当向WT植株根施加80 mM NaCl(模拟木质部汁液Na+浓度的增加)时,可测到强烈而持续的净Na+吸收(图1A, C)。从功能上讲,这种吸收与根木质部对Na+的重吸收是一致的(无论是通过HKT1;5还是通过一些其他运输系统)。然而,在NIL(SKC1)中,没有这种吸收。相反,敲低(Knockdown, KD)株系表现出木质部薄壁细胞对Na+的净吸收甚至略高于WT(图1A,C)。这些结果与本文全株Na+含量数据结果一致。

然后,研究测定了NaCl对K+在根星状组织(stellar tissue)质膜上传输的影响(图1B,D)。在所有3个株系中,NaCl加入到溶液中,导致了瞬时的净K+外排。从功能上看,在植物体内,这相当于NaCl诱导的K+向蒸腾流中的装载。K+外排速率的大小为NIL(SKC1)>WT>KD,与本研究在NIL(SKC1)株系地上部积累较高的K+结果一致。



图1. 80 mM NaCl实时处理对木质部薄壁细胞净Na+和K+流速的影响。(A, B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-02764)敲低株系(KD)的实时Na+(A)和K+ (B)流速。(C, D)分别为胁迫后30 min内Na+和K+流速的平均值。正值表示吸收,负值表示外排。

本文想探究HKT1;5表达的改变是否会影响根表皮中膜运输体的功能活性。为了做到这一点,研究首先比较了根表皮Na+在所有三个株系吸收的模式(图2A, B)。这种吸收能力在NIL(SKC1)中最强,其次是WT,然后是KD株系,说明HKT1;5在根星状组织中表达水平的变化强烈影响了根表皮的Na+吸收能力。进一步,NaCl诱导的表皮根细胞K+外排大小依次为:NIL(SKC1)>WT> KD(图2C-E)。在两个根区都观察到这种模式。与成熟区(MZ)相比,伸长区(EZ)的K+外排要强得多(约为MZ的6倍)。

图2. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净K+、Na+流速的变化情况。(A)从WT伸长区测得的实时Na+流速。(B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-0.2764)(KD)株系在伸长区测得的Na+吸收峰值。(C)从WT伸长区和成熟区测得的实时K+流速。(D, E )分别为NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5株系伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K+流速。正值表示吸收,负值表示外排。

水稻HKT1;5株系在实时NaCl处理下,引起Ca2+瞬时外排(图3),可能是由于细胞壁的Donnan交换引起的。然而,这种反应在EZ中更为强烈,在瞬时反应结束时,净Ca2+流速值仍然为负值,表明一些活跃的Ca2+外排系统的参与。这种净Ca2+外排的顺序发生了变化,NIL(SKC1)<WT<KD,这表明在NIL(SKC1)中HKT1;5的过表达破坏了其中一个Ca2+外排系统(Ca2-ATPase或CAX交换器)的运行。

图3. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净Ca2+流速的变化情况。(A)从WT植物的伸长区和成熟区测得的实时Ca2+流速;(B,C)分别从NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5植株的伸长区和成熟根区测得胁迫后30 min内的平均Ca2+流速。正值表示吸收,负值表示外排。

 

其他实验结果

  • NIL(SKC1)植物根伸长区和成熟区HKT1;5的表达均显著高于WT,并且HKT1;5的转录水平随着盐分的升高而显著上调。
  • 盐胁迫下,NIL(SKC1)表现出更敏感的表型,与WT相比,叶子萎蔫和坏死的比例更大,地上部和根干重显著降低。
  • NIL(SKC1)植株在盐胁迫下积累了很多的K+和Na+。
  • NIL(SKC1)植株在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低,但在伸长区RBOHD的表达要高得多。同时,与WT相比,NIL(SKC1)植株GORK表达降低,RBOHD表达增加。同时,两个根区的SOS1转录水平都较低。

 

结论

这项工作的研究结果表明,由于生物体内存在着多种反馈回路,使用突变体植物获得的结果应非常谨慎的对待,不能将其作为有关特定基因的作用机制的证据。此外,转录分析和GUS染色可能具有误导性,提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息可能不完全。因此,在植物体功能分析中需要更加重视。

 

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM KCl, pH 5.5

 

文章原文:https://doi.org/10.3390/ijms21144882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:21


EEB联盟澳洲专家:NMT发现氢气提高根Na-H转运体活性与保钾能力促大麦耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现氢气提高根Na-H转运体活性与保钾能力促大麦耐盐
  • 期刊:Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子:4.027
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Understanding the mechanistic basis of ameliorating effects of hydrogen rich water on salinity tolerance in barley
  • 作者:Sergey Shabala(联盟专家,佛山科技学院、南农),Qi Wu(佛山科技学院、塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+、H+

 

检测样品

5日龄大麦根成熟区(距根尖约6 mm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

氢气(H2)因其能够减轻植物体内盐分的有害影响而闻名。然而,这一现象背后的生理和分子机制仍不清楚。本研究探讨了H2改善大麦(Hordeum vulgare)盐胁迫的机理基础。NaCl的加入显著抑制了根的伸长,导致细胞活力的丧失,富氢水(Hydrogen Rich Water,HRW)处理则显著逆转了这些不利影响。利用非损伤微测技术进行实验表明,HRW对植物耐盐性的有利作用可以归因于:(1)根表皮中SOS1型Na+/H+交换体介导的Na+从根中外排的速率较高;(2)HRW处理的植物能够阻止NaCl诱导的质膜去极化,降低K+外排通道对ROS的敏感性,从而更好地保留根中的K+。综上所述,这两个因素导致了更有利的Na/K比值,说明了HRW对大麦耐盐性的有利影响。

 

离子/分子流实验处理

5日龄大麦

① 100 mM NaCl处理10、30、60和120 min

② 100 mM NaCl处理24 h,然后转移到无钠的1/4 Hoagland营养液中,在有无H2的情况下处理60 min

③ HRW处理30 min后,100 mM NaCl实时处理

④ HRW+100 mM NaCl同时实时处理

⑤ HRW处理30 min后,10 mM H2O2实时处理

⑥ HRW+10 mM H2O2同时实时处理

 

离子/分子流实验结果

植物体内Na+含量降低可能与Na+吸收降低或Na+外排速率增加有关。这些可能性使用非损伤微测技术(NMT)得到了验证。盐处理诱导根表皮产生大量的Na+瞬时净流入(图1A);在经过HRW预处理的根中,这种内流大约减少50%。研究随后试图评估一种可能性,即上述净Na+吸收的差异是由于Na+外排速率较高所致。用100 mM NaCl溶液处理根系24 h后,将根系转移到不含H2的无钠测试液中。HRW预处理后的根系中Na+净外排速率提高了2倍(图1B),与上述结果一致。

图1. HRW对5日龄大麦幼苗成熟区的Na+净流速影响。(A)加入100 mM NaCl,在不同时间点(处理后10、30、60和120 min)测量Na+净流速。(B)从100 mM NaCl溶液(24 h处理)转移到无钠的1/4 Hoagland's溶液中,在有无H2情况下处理60 min后测量的稳定Na+外排速率。正值表示吸收,负值表示外排。

现已确定盐胁迫下,胞质K+保留能力是与盐胁迫耐受性相关的关键性状。如图2A所示,NaCl的加入诱导了根系大量K+外排(峰值约2500 nmol m-2s-1)。经HRW预处理的根表现出更小的K+外排(约1500 nmol m-2s-1)。将NaCl与HRW一起添加不会影响K+流出的峰值,但是20 min后,与不使用HRW处理相比,该处理下的K+流出显著降低。HRW对根K+保留的有益作用至少持续了2 h(图2A插图)。NaCl也诱导H+外排,用HRW预处理还增加了NaCl诱导的植物根部H+的外排速率(图2B)。

由于NaCl诱导的大麦根K+外排是通过去极化激活的K+外排通道介导的,因此本研究测定了根膜电位的变化。盐处理使根质膜发生明显的(30~35 mV)去极化,这种去极化在HRW处理的根中不明显(图2C)。

图2. HRW对5日龄大麦幼苗根成熟区测定的NaCl(100 mM)诱导的净K+(A)和H+(B)流速及膜电位(C)的影响。“Pre-HRW”是指在加入NaCl之前,将幼苗转入HRW溶液中30 min。在“HRW”处理中,将HRW连同100 mM NaCl加入到植株中。图A插入的图表示NaCl处理2 h后的稳态Na+流速。

NaCl诱导K+外排的另一个可能的途径是通过ROS激活的K+渗透通道。在本研究中,10 mM H2O2处理也引起了根系大量的K+外排,峰值为400 nmol m-2s-1(图3A)。

HRW预处理使这种K+外排减少了约3倍。与前期报道一致,添加H2O2也引起了大麦根系中Ca2+的瞬时内流(图3B)。各处理间Ca2+流速响应的大小差异不显著(P<0.05),但HRW预处理后根系Ca2+流速下降较快。

图3. HRW对实时10 mM H2O2处理下5日龄大麦幼苗成熟根区测定的实时K+(A)和Ca2+(B)流速的影响。“Pre-HRW”是指在加入10 mM H2O2和NaCl之前,将幼苗转入HRW溶液中30 min。在“HRW”处理中,HRW与H2O2一起添加到溶液中。

 

其他实验结果

  • 在没有盐胁迫的情况下,HRW可以增加根长,但不会显著影响鲜重、叶片叶绿素含量或叶绿素荧光Fv/Fm。轻度(100 mM NaCl)盐胁迫会显著抑制根系生长(例如减少长度);施用HRW可以大大减轻这种抑制作用。与对照相比,更严重的胁迫(200 mM NaCl)导致植物的根更短,鲜重更低,叶绿素含量或Fv/Fm更低。施用HRW可以强烈逆转盐度的这些不利影响。
  • FDA-PI双色荧光染色结果显示,在对照或HRW条件下,死细胞不超过10%,在100 mM NaCl处理下,该比例增加。在施用HRW下,这种损伤明显缓解。NaCl处理诱导大麦苗根部H2O2的大量积累,与对照和HRW处理相比,H2O2的积累增加了3倍以上。这种增加被HRW有效抑制。
  • NaCl处理下,大麦根中Na+的浓度增加了3~5倍,叶片中Na+增加了2~4倍。这些增加都被HRW大大抑制。相反,NaCl处理显著降低了根和叶中的K+含量;这些对K+稳态的不利影响被HRW施加强烈逆转。因此,施用HRW对维持最佳Na+/K+比值非常有利。

 

结论

在Na+进入阶段,H2通过提高盐胁迫下盐渍化根细胞的胞质K/Na比值来减轻盐胁迫不利影响。如图4所示,这是由两个并发机制实现的。首先,H2增加了根表皮中SOS1样Na+/H+交换体的活性,从而使HRW预处理的植株阻止了细胞质中过量的Na+积累。其次,H2降低了NaCl诱导的膜去极化程度和K+外排通道对ROS的敏感性,从而提高了HRW处理植株较好的K+保留能力。当Na+引起细胞毒性时,H2增强了抗氧化能力,降低了NaCl胁迫引起的氧化损伤。

图4. H2对植物盐分耐受性改善作用的示意图

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.6

 

文章原文:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104136

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:32


港中大林汉明、福建农林贾琪:NMT​发现阳离子/H+交换体促Na吸收​负调控大豆耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现阳离子/H+交换体促Na吸收负调控大豆耐盐
  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 影响因子:4.148
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:The soybean plasma membrane-localized cation/H+ exchanger GmCHX20a plays a negative role under salt stress
  • 作者:林汉明(香港中文大学),贾琪(香港中文大学、福建农林大学)

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

4日龄BY-2细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

阳离子/H+交换器(CHX)在植物中具有多种功能,包括成为应对盐胁迫的保护机制的一部分。GmCHX1已被确定为大豆主要耐盐数量性状位点(QTL)的致病基因,但对同一QTL中发现的另一个近似基因GmCHX20a知之甚少。在本文中,对GmCHX20a和GmCHX1进行了研究。这两个基因的表达模式和这两个转运体过表达所引导的Na+流速方向是不同的,说明它们在功能上是不同的。GmCHX20a的异位表达导致盐敏感性和渗透耐受性的增加,这与其在增加Na+吸收到根部的作用一致。虽然这似乎有悖于直觉,但事实上这可能是大豆可以反作用于渗透胁迫的机制的一部分,而渗透胁迫通常表现在盐度胁迫的初始阶段。另一方面,来自耐盐大豆的GmCHX1被证明在盐胁迫下通过Na+外排来保护植物。综上所述,这些结果表明,GmCHX20a和GmCHX1可能通过协同努力互补发挥作用,以应对盐度升高导致的渗透胁迫和离子胁迫。

 

离子/分子流实验处理

100 mM NaCl 实时处理

 

离子/分子流实验结果

通过非损伤微测技术(NMT)记录了有无NaCl处理的细胞Na+流速。在检测之前,让处理过的细胞平衡2 min。在含有低水平Na+(0.101 mM)的基础培养基中,GmCHX20a转基因BY-2细胞系表现出低水平的Na+内流(图1A, C),而GmCHX1转基因株系、野生型和空载体株系则表现出低水平的Na+外排(图1)。当用100 mM NaCl处理时,在GmCHX1转基因株系中Na+外排显著增强(图1B, C),而野生型和空载体株系保持低水平的Na+外排(图1)。相比之下,GmCHX20a转基因株系表现出低水平的Na+内流(图1A, C)。显然,盐处理增强了GmCHX1的Na+外排,而GmCHX20a维持了Na+的内流水平。这一结果支持了GmCHX20a总体上促进Na+内流,而GmCHX1促进盐胁迫下Na+外排的观点。

图1. GmCHX20a和GmCHX1控制Na+向相反方向移动

 

其他实验结果

  • 盐胁迫诱导了GmCHX20a的表达。
  • GmCHX20a定位在质膜上。
  • GmCHX20a的异位表达增加了BY-2细胞对盐胁迫的敏感性。
  • GmCHX20a的异位表达增加了大豆毛状根和拟南芥的盐敏感性。
  • GmCHX20a的异位表达提高了BY-2细胞的渗透耐受性。

 

结论

在盐胁迫的早期渗透胁迫阶段,GmCHX20a被诱导促进Na+在根中的积累。同时,为避免抵消GmCHX20a的功能,促进Na+外排的GmCHX1的表达被抑制。Na+的积累是维持蒸腾的“廉价渗透剂”。细胞区室中过量的Na+会通过定位于液泡膜的阳离子转运体的功能被隔离在液泡中,如同之前报道的GmNHX1。随后在离子胁迫阶段,植物需要防止Na+积累造成的伤害,特别是在叶片等敏感组织部位。然后GmCHX20a的表达受到抑制,以防止根中过量积累的Na+可能被转运到叶片中。同时,GmCHX1的表达被恢复,以去除根部多余的Na+,从而阻止高水平的Na+到达地上部分。同源基因GmCHX20a和GmCHX1可能是局部基因复制事件和新功能化的结果,因此为大豆对抗盐诱导损伤提供了互补功能。

 

测试液

0.5 mM NaCl, 0.1% sucrose, pH 5.7

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,福建农林大学于2015年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。
  • 据中关村NMT产业联盟了解,厦门大学于2019年采购了旭月公司的非损伤微测系统。
  • 祝贺厦大采购扬格/旭月第七代NMT系统

 

文章原文:https://doi.org/10.1111/ppl.13250

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:39


S Shabala、陈仲华:NMT发现盐胁迫下耐盐水稻叶肉细胞排K+排Cl-更低

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下耐盐水稻叶肉细胞排K+排Cl-更低
  • 期刊:Plant Growth Regulation
  • 影响因子:2.388
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Leaf mesophyll K+ and Cl- fluxes and reactive oxygen species production predict rice salt tolerance at reproductive stage in greenhouse and field conditions
  • 作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学),陈仲华(西悉尼大学),Miing-Tiem Yong、Celymar Angela Solis(塔斯马尼亚大学、西悉尼大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

水稻旗叶叶肉细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

关于水稻耐盐性的研究大多是在苗期进行的单项试验。本研究通过温室和田间试验的比较研究,旨在了解水稻(Oryza sativa L.)生殖期叶肉离子转运和氧化反应在耐盐性中的作用。通过2个试验,对3个水稻品种在温室和田间生殖阶段的耐盐性进行了评价。研究采用农艺、生理、非损伤微测技术、分子和细胞成像技术,比较对照和盐胁迫下水稻植株的生理反应。盐胁迫对Koshihikari的影响最为严重,其次是Doongara和Reziq。研究发现叶肉细胞中K+的保留和低Cl-外排赋予水稻耐盐性。生长参数与净K+流速(r2=0.45~0.60)和净Cl-流速(r2=0.47~0.72)呈中到强的相关性。此外,叶肉细胞中动态ROS的产生和NADPH氧化酶基因OsRBOHD的调节对于水稻在生殖阶段的耐盐性至关重要。OsRBOHD表达与离子流速显著相关(r2=0.45~0.64)。本研究首次汇集了温室和田间条件下水稻生殖阶段细胞离子胁迫与耐盐性氧化应激组分之间的潜在联系。本研究将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

 

离子/分子流实验处理

当三个水稻品种(Koshihikari、Doongara、Reiziq)在旗叶开始时(播种后65 d),以每天递增2 dS m-1的NaCl进行递增盐处理,直至达到8 dS m-1(用电导率检测)。于盐胁迫第0、14、28、42 d进行流速检测。

 

离子/分子流实验结果

平衡后的叶肉细胞离子流速在3种基因型、2种试验条件以及42 d以上的盐处理(42 DAS)间存在显著差异(图1)。3种基因型的对照叶段和时间过程研究显示出相对较小的离子流速,表明在平衡1 h后叶肉细胞恢复较好(图1)。在大多数情况下,对照和盐胁迫样品的流速差异随胁迫时间的延长而增大(图1)。总的来说,在3个品种中,Koshihikari在盐处理后的K+、Na+和Cl-外排恢复能力最强。在Koshihikari中,叶肉平衡后的净K+外排速率明显更高,特别是在42 DAS时,在温室试验中盐胁迫对外排速率的影响更为明显(图1a, d)。但在Na+流速方面,3个品种之间的差异不大。盐处理导致的Na+外排在品种间存在显著差异,仅Koshihikari品种的Na+外排显著高于其他两个品种,尤其是在14 DAS的田间试验中(图1b, e)。在两个试验中发现,由于盐处理导致的Cl-外排速率存在显著差异;Koshihikari显示出最高的Cl-外排速率,Reiziq外排速率最低(图1c, f)。

图1. 盐胁迫对3个水稻品种生殖期叶肉稳态净离子流速的影响

对42 DAS采集的各参数数据以及不同周采集的参数之间的数据分析显示,净K+(图2a, g)、Na+(图2b)和Cl-(图2c, i)流速与生长参数(生物量和相对高度)和OsRBOHD表达量之间存在显著的相关性。K+和Cl-流速与相对株高呈极显著正相关(图2g, i),与OsRBOHD表达呈极显著负相关(图2d, f)。

图2. 温室和田间条件下3个水稻基因型生殖期盐分诱导离子流速与农艺性状的相关性

 

其他实验结果

  • 在42 DAS后,株高、生物量、分蘖数、地上部K+和叶绿素含量均有明显的降低,而地上部Na+和Cl-含量则有所增加。
  • 在温室和田间试验中,Koshihikari是对盐分胁迫最敏感的栽培品种,Reiziq是最耐盐的栽培品种。
  • 与温室试验相比,田间试验的叶肉样品受盐胁迫的影响较小,叶肉细胞中的ROS产生在14~28 DAS之间达到高峰,然后在42 DAS显著减少。
  • 在两个试验中,Koshikari的ROS下降率和下降幅度最大,Reiziq最小。
  • 在两个试验中,耐盐的Reiziq表现出OsGORK的显著下调和OsSOS1、OsHAK1和OsRBOHD的上调。对于盐敏感的Koshihikari,OsRBOHD在两个试验中都被显著上调,其他关键基因要么是低水平表达,要么对42 d的盐处理没有显著反应。在Doongara中,只有OsGORK表现出明显的盐诱导调控变化,且在两个试验中均上调。

 

结论

本研究结果表明,水稻叶肉细胞K+保留能力、减少Cl-外排能力是水稻耐盐的关键性状;精细调控叶片叶肉细胞ROS积累和OsRBOHD的表达是水稻植株生殖期耐盐的关键组分。本研究将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

文章原文:https://link.springer.com/article/10.1007/s10725-020-00619-y

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:43


PP兰大何凯:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒

基本信息

  • 主题:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT毒理研究创新平台
  • 标题:Kinase SnRK1.1 Regulates nitrate channel SLAH3 Engaged in Nitrate-Dependent Alleviation of Ammonium Toxicity
  • 作者:兰州大学何凯、孙豆豆

 

检测离子/分子指标

NO3-

 

检测样品

拟南芥根成熟区

 

中文摘要(谷歌机翻)

硝酸盐(NO3-)和铵(NH4+)是植物主要的无机氮(N)供应源,但NH4+作为唯一或主导的N源在许多植物中引起生长抑制,称为铵毒。少量NO3-能显著减轻铵毒性,阴离子通道SLAC1同系物3 ( SLAH3 )参与了这一过程,但SLAH3如何调节硝酸盐依赖性缓解铵毒性的机理细节仍不清楚。在本研究中,我们在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中发现SnRK1.1是一个SLAH3的中间调节因子,参与能量平衡和各种胁迫应答。本研究的结果表明SNF1相关蛋白激酶1(SnRK1.1)作为SLAH3的负调节因子发挥作用。激酶分析表明SnRK1.1在S601位点强烈磷酸化SLAH3的C端。在高NH4+/低pH条件下,SLAH3S601中的磷酸模拟化(phospho-mimetic)和磷酸化死亡突变(phospho-dead mutations)导致slah3勉强获救(rescued)的表型和完全互补的表型。此外,SnRK1.1在高NH4+/低pH条件下从细胞质向细胞核转移。高铵胁迫下SnRK1.1从胞浆向胞核的转运解除了对SLAH3的抑制,从而使SLAH3介导的NO3-外排导致高NH4+/低pH胁迫的缓解。本研究揭示了C端磷酸化在SLAH3调控中也起着重要作用,为硝酸盐依赖减轻植物铵毒提供了新的见解。

 

离子/分子流实验处理

8日龄幼苗处理溶液(1 mM KNO3, 10 mM NH4Cl, pH 4.5)处理2 h

对照处理溶液:1 mM KNO3, 1 mM NH4Cl, pH 5.7

 

离子/分子流实验结果

为了进一步了解SLAH3 S601位点的生理作用,研究采用非损伤微测技术(NMT)对硝酸盐流速进行了分析。为检验Cl-是否干扰NMT系统中NO3-的检测,在无幼苗的情况下分别检测测试液1(1 mM KNO3, 0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)和测试液2(1 mM KNO3, 1.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)中NO3-的浓度和净流速。Cl-的存在不干扰NO3-的检测(图2)。其次,本研究检测了根尖附近成熟区的NO3-净流速(图1A,图3A)。对Col-0、slah3-3、slah3-4幼苗和所有互补株系在1/2 MS培养基上生长8 d后转入高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 10 mM NH4+, pH 4.5)或非高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 1 mM NH4+, pH 5.7)2 h后进行检测。在6 min内检测到来自植物根系的NO3-流速(图1B,图3B)。在高NH4+/低pH胁迫下,Col-0的NO3-外排速率平均值约为93 pmol cm-2s-1,slah3突变体的NO3-外排速率平均值约为0 pmol cm-2s-1。slah3-4背景下的互补株系SLAH3和SLAH3 S601A显示出与Col-0植株类似的硝酸盐外排。相比之下,slah3-4背景下互补株系SLAH3 S601D的硝酸盐外排与slah3突变体相似(图1B)。此外,在非高NH4+/低pH胁迫下,所有植物的硝酸盐外排相似,NO3-外排速率的平均值均在0 pmol cm-2s-1左右(图3)。这些结果表示SLAH3的S601在高NH4+/低pH胁迫下对硝酸盐外排起重要的调节作用。

图1. SLAH3 S601对高铵/低pH条件下根系成熟区NO3-净流速的影响

图2. Cl-的存在不影响NMT分析中NO3-的测定

图3. 在非高铵/低pH条件下不影响NO3-净流速

 

其他实验结果

  • 蛋白激酶SnRK1.1是能量信号和胁迫响应的中心调节器,与SLAH3的C端相互作用。
  • SnRK1.1在体内与SLAH3相互作用。
  • SnRK1.1可以潜在地作为根部的SLAH3调控器发挥作用。
  • SnRK1.1参与了硝酸盐依赖性缓解铵毒性的过程,很可能通过负调控SLAH3来促进这一过程。
  • SLAH3是SnRK1.1调控黑暗中下胚轴生长的必要条件。
  • SnRK1.1在体外磷化SLAH3-C端。
  • SnRK1.1磷酸化SLAH3的S601在高铵响应中起重要作用。
  • 高铵胁迫导致SnRK1.1在细胞核内积累。

 

结论

本研究推测SLAH3可能通过N端磷酸化而被激活,但通过SnRK1.1介导的C端S601磷酸化而被抑制。然而,硝态氮依赖缓解铵毒过程中调节SLAH3的激活剂尚未确定。S601磷酸化是否直接调控SLAH3的通道活性还有待进一步明确。此外,S601磷酸化也可能导致其他调节成分也直接参与SLAH3通道的活性调节。

 

测试液

1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,兰州大学草科院、生科院分别于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab057

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:51


Physiol Plantarum内大王迎春:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫

基本信息

  • 主题:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫
  • 期刊:Physiologia Plantarum
  • 影响因子:4.148
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Exogenous methyl jasmonate promotes salt stress-induced growth inhibition and prioritizes defense response of Nitraria tangutorum Bobr.
  • 作者:内蒙古大学王迎春、高子奇

 

检测离子/分子指标

Na+,K+

 

检测样品

白刺根尖分生区(距根尖100 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

茉莉酸盐(Jasmonates,JAs)在生长的调控和对环境胁迫的防御反应中起关键作用。JAs抑制植物生长,促进防御反应。然而,它们在荒漠盐生植物响应盐胁迫中的作用尚不清楚。本文研究了茉莉酸甲酯(MeJA)和NaCl(‘MeN’条件)组合处理对白刺(Nitraria tangutorum)幼苗生长调控和防御反应的影响。与单独NaCl处理相比,外源MeJA通过拮抗生长相关激素和抑制这些激素响应基因的转录水平,加剧了幼苗的生长抑制,包括响应赤霉素(GA)的NtPIF3、NtGAST1、NtGSAT4和响应细胞分裂素(CYT)的NtARR1、NtARR11、NtARR12。同时,外源MeJA通过提高抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,积累更多的渗透压物质,维持植株地上部较低的Na+/K+比值和根系较高的Na+外排速率,增强防御反应,缓解胁迫伤害。此外,外源MeJA增加了内源JA和ABA的含量,以及参与其生物合成和应答基因的转录水平,从而进一步调控防御应答基因的转录水平。这些结果表明,外源MeJA增加了盐胁迫诱导的白刺生长抑制,并优先调节了白刺的防御反应(如抗氧化防御、渗透调节和离子稳态)。这些作用可能与茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)信号的扩大有关。

 

离子/分子流实验处理

35日龄的白刺幼苗

① CK:在霍格兰营养液中生长

② NaCl:300 mM NaCl处理72 h

③ MeJA:10 μM MeJA预处理6 h后转入Hoagland溶液中72 h

④ MeN:10 μM MeJA预处理6 h后转入300 mM NaCl中72 h

 

离子/分子流实验结果

MeJA单独处理对Na+或K+净外排没有显著影响。盐胁迫处理的幼苗Na+和K+外排速率均显著高于对照。与单独NaCl处理相比,MeJA预处理显著诱导了Na+净外排,但对K+净内流没有影响(图1)。

图1. Na+和K+流速变化情况

 

其他实验结果

  • 300 mM NaCl处理对植物造成了一定程度的胁迫,但没有完全抑制植物生长,是最合适的胁迫浓度,在这个处理下电解质渗漏增加了2倍。
  • 10 μM的外源MeJA对植物生长的负面影响较少。
  • MeN处理对植物的生长抑制更为严重。
  • 300 mM NaCl处理降低了NtPIF3、NtGAST1、NtARR1、NtARR12这些基因的转录水平,外源MeJA加重了对这些基因转录水平的抑制。
  • MeJA预处理降低了盐胁迫对幼苗的氧化损伤,与NaCl处理的幼苗相比,MeJA预处理使相对含水量显著提高,电解质渗漏、丙二醛和O2-含量降低。NBT和DAB染色显示了叶片的氧化损伤程度,MeJA减轻了NaCl处理造成的损伤。
  • 与未处理的植物相比,盐胁迫显著诱导了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)和过氧化氢酶(POD)活性,增加了谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸盐(AsA)含量。MeN处理的幼苗表现出显著较高的SOD、CAT活性以及GSH、AsA含量,这些结果表明,外源MeJA进一步激活了盐胁迫下幼苗的抗氧化防御能力。
  • 与NaCl处理的植株相比,MeN处理的幼苗的脯氨酸和甜菜碱含量更高。
  • 与CK相比,在MeJA、NaCl、MeN处理增加了内源JA和ABA的含量。
  • MeJA和NaCl处理能诱导与JA、ABA生物合成和响应的关键基因表达,而MeN处理则能明显增加了这些诱导。
  • NaCl和MeJA处理可以诱导包括一些抗氧化酶基因(NtLOX2、NtSOD、NtPOD、NtCAT)、脯氨酸和甜菜碱生物合成相关基因(NtP5CS和NtBADH1)、防御基因(NtPDF、NtVSP2、NtRD22、NtRD29B、NtDREB3)的表达,但是MeN处理下这些基因的转录水平上调更明显。

 

结论

本研究结果证明了JAs在植物生长和胁迫应答中的调控作用。图2所示的模型说明了外源MeJA如何增强盐胁迫下白刺幼苗的生长抑制和防御反应。盐胁迫激活JA和ABA的合成和转导,外源MeJA增强了这一过程。一方面,内源JA的增加进一步拮抗生长激素(GA、CYT),抑制其生长相关基因的表达,从而加剧生长抑制。另一方面, JA和ABA的响应进一步激活了防御基因的转录,从而增强了抗氧化防御、渗透调节和重新规划Na+和K+的分布。然而,JA信号在盐胁迫下介导防御反应的机制还有待于进一步探讨。其他途径参与外源MeJA诱导的生长抑制也需要进一步研究。

图2. 外源MeJA增强了盐胁迫下白刺幼苗的植物生长抑制和防御反应

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,内蒙古大学生命科学学院、生态环境学院均于2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1111/ppl.13314

 

感谢本文一作,内蒙古大学生命科学学院高子奇校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:02


北林陈少良:NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H+泵促排Na+

基本信息

  • 主题:NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H+泵促排Na+
  • 期刊:Tree Physiology
  • 影响因子:3.665
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:NaCl-altered oxygen flux profiles and H+-ATPase activity in roots of two contrasting poplar species
  • 作者:北京林业大学陈少良、马秀英、邓晨、李金克

 

检测离子/分子指标

O2,Na+,H+

 

检测样品

胡杨(Poplus euphratica)、群众杨(Poplus popularis)的根,距根尖100、600、1100、1600、2100、2600、10000、10500、11000、11500、12000、12500 μm根表上的点。

 

中文摘要(谷歌机翻)

维持线粒体呼吸对于H+泵ATP在盐胁迫下排出Na+至关重要。本文研究了NaCl胁迫对胡杨(耐盐)和群众杨35-44(盐敏感)O2吸收、线粒体呼吸和H+-ATPase活性的影响。与群众杨相比,胡杨根系在NaCl胁迫(150 mM)下表现出更强的Na+外排能力。用Pb(NO3)2染色进行的细胞化学分析表明,在长期(LT)增加盐胁迫(50~200 mM NaCl, 4周)的过程中,胡杨根细胞比盐敏感的杨树保留了更高的H+水解活性。质子泵的长期持续激活需要通过有氧呼吸来提供持久的能量(ATP)。利用非损伤微测技术(NMT)对盐胁迫下根系O2吸收的种类、空间和时间差异进行了研究。虽然盐诱导的O2瞬态动态变化与高渗冲击(255 mM甘露醇)引起的O2的剧烈下降有明显区别,但胡杨在NaCl实时处理(150 mM)时的吸氧量下降幅度小于群众杨。短期(ST)处理(150 mM NaCl, 24 h)刺激了胡杨根系O2的内流,LT处理胡杨根系O2的内流速率沿根轴增加,而群众杨的根系O2内流速率则随盐度的增加而下降。在ST和LT胁迫期间,高浓度NaCl(150、200 mM)处理下,O2内流速率的空间定位表明,根尖区比伸长区更易受到影响。药理学实验表明,当线粒体呼吸抑制剂NaN3抑制O2的吸收时,盐渍化的根中的Na+外排和H+-ATPase活性会受到相应的抑制。因此研究认为,稳定的线粒体呼吸使胡杨根细胞的H+-ATPase能在盐环境下维持Na+稳态。

 

离子/分子流实验处理

1. 150 mM NaCl或255 mM等渗甘露醇实时处理。

2. 短期胁迫(ST):150 mM NaCl胁迫24 h。

3. ST胁迫之后,2 mM NaN3(线粒体呼吸抑制剂)处理20 min。

4. 长期胁迫(LT):NaCl浓度从第一周的50 mM开始,每周增加50 mM,最后一周达到200 mM。

 

离子/分子流实验结果

利用NMT在通常观察到峰值的根尖区和伸长区检测O2流速。流速数据显示,两种杨树根系均有O2的净流入,但群众杨的流速比胡杨的流速大30~42 pmol cm-2s-1(图1)。根尖区(距根尖0.1~2.6 mm)O2内流速率大于伸长区(距叶尖10.0~12.5 mm, 图1)。

图1. 胡杨和群众杨根尖区和伸长区O2内流。

在距根尖1.1 mm的根尖区检测O2流速对NaCl或高渗胁迫(甘露醇)的响应。NaCl(150 mM)的加入使两种杨树的O2流速立即降低,且随着盐胁迫时间的延长,流速逐渐降低(图2A)。与耐盐杨树相比,盐敏感的群众杨O2内流速率下降的更为明显(图2A, B)。NaCl实时胁迫10 min后胡杨O2流速趋于稳定,而群众杨O2流速持续下降,直至观察时间结束(图2A)。

高渗处理的杨树根系O2实时动态变化与NaCl实时处理的根系不同。在受到255 mM甘露醇引起的等渗胁迫后,胡杨和群众杨的O2内流立即减少48~57%,随后在记录期间内保持恒定(图2C)。实时流速数据显示,高渗处理对O2内流产生了比盐离子更明显的限制作用(图2B, D)。


图2. NaCl和高渗胁迫实时处理对胡杨和群众杨根部O2实时动态变化的影响。

150 mM NaCl短期(ST, 24 h)处理后,胡杨根系稳态O2流速的模式与群众杨不同。研究观察到ST处理后的胡杨根系氧内流速率增加(图3A)。在群众杨根系中,NaCl处理降低了根尖区的O2流速,但在伸长区的O2流速变化不明显(图3B)。为确定盐刺激的胡杨根系O2内流是否是线粒体呼吸被激活的结果,采用线粒体呼吸抑制剂NaN3抑制细胞色素途径。抑制剂NaN3显著降低了NaCl胁迫下胡杨根中O2的内流(图3C),表明ST处理激活了胡杨根细胞的线粒体呼吸。抑制剂NaN3能够显著降低ST处理下群众杨根系中O2的内流速率(图3D),表明植物的线粒体呼吸受到严重抑制。

图3. NaCl和线粒体呼吸抑制剂(NaN3)对胡杨和群众杨根部稳态O2流速的影响。

群众杨是一种盐敏感树种,因此在4周的处理中以50、100、150、200 mM递增的方式增加盐分。在增加盐分处理期间每周检查稳态O2流速。胡杨和群众杨在50 mM NaCl胁迫1周后,沿根轴O2内流速率增加,尽管耐盐杨树受到了更明显的刺激(图4A, B)。然而,在第2周100 mM NaCl胁迫下,群众杨不存在盐刺激的O2吸收(图4D)。本研究注意到,暴露在较高盐度下,即第3周150 mM NaCl和第4周200 mM NaCl,引起了群众杨中O2内流速率的显著下降,且这种影响在根尖区更为明显(图4F, H)。与盐敏感杨树相比,在盐胁迫期间,胡杨表现出沿根轴的O2内流增加,但刺激效果随盐度的增加而下降(图4A, C, E, G)。

图4. 长期增加NaCl对胡杨和群众杨根部O2流速的影响。

木本植物和草本植物的耐盐性在很大程度上是由Na+从细胞质中排出所介导的。为证实盐环境下胡杨根细胞稳定的线粒体呼吸是否能激活H+-ATPase以维持Na+稳态,本研究在盐胁迫下,检测了线粒体呼吸抑制剂NaN3对Na+外排和体内H+-ATPase活性的影响。NaCl(150 mM, 24 h)引起两种杨树根尖Na+外排显著增加(图5A)。值得注意的是,在NaCl处理下胡杨根系的Na+外排速率明显高于群众杨(图5A)。然而,抑制剂NaN3显著降低了NaCl胁迫下根系Na+外排速率(图5A),表明线粒体呼吸受到抑制后,Na+外排减少。在无盐对照条件下,NaN3没有明显改变Na+流速,这在两种杨树中几乎无法检测到(图5A)。

用NMT研究了NaCl胁迫下根中PM H+-ATPase的活性。NaCl处理(150 mM, 24 h)使H+的净内流速率在两个杨树根系中增加(图5B),这是Na+/H+跨PM逆向转运所致的(图5A, B)。NaN3增加了盐刺激下的H+内流(图5B),而抑制剂处理的根系中没有相应的增加Na+外排(图5A)。因此,抑制剂引起的H+内流主要是由质膜H+-ATPase产生的H+外排减少引起的。此外,NaN3导致两种杨树对照根中H+内流的增加(图5B),这是由于抑制剂处理下根中H+泵活性降低所致。

图5. NaCl和线粒体呼吸抑制剂(NaN3)对胡杨和群众杨根系Na+和H+稳态流速的影响。

图6. 植物根部检测图

 

其他实验结果

  • 50 mM NaCl处理1周后,群众杨根部的整体呼吸量增加。然而,随着NaCl浓度和盐胁迫时间的增加,群众杨根部的呼吸速率呈下降趋势,呼吸速率在第3~4周达到最低值。与群众杨相反,NaCl处理的胡杨根的呼吸速率在处理1周后明显增加,在随后的3周盐胁迫中仍比对照植物高36~44%。
  • 细胞化学染色结果显示,盐胁迫1周后,胡杨和群众杨皮层细胞的质膜中染色强度增加。然而,在高NaCl处理的最后2周(150, 200 mM),群众杨细胞中H+-ATPase的活性明显下降。与群众杨树相比,胡杨根细胞在高盐处理期间保持了H+-ATPase的活性。

 

结论

氧流速数据表明,在实时盐胁迫、ST和LT盐胁迫下,胡杨根系表现出较强的维持线粒体呼吸的能力。在盐环境下,稳定的线粒体呼吸使胡杨根细胞的H+-ATPase能在盐环境下维持Na+稳态。

 

测试液

O2:0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 6.0

Na+、H+:0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM NaCl, 2.5% sucrose, pH 5.8

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:

https://academic.oup.com/treephys/advance-article/doi/10.1093/treephys/tpaa142/5940447

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:10


集大谢潮添:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫

基本信息

  • 主题:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫
  • 期刊:Journal of Applied Phycology
  • 影响因子:3.016
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Salt stress-induced H2O2 and Ca2+ mediate K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis
  • 第一作者:王文磊、邢磊;通讯作者:谢潮添,集美大学

 

检测离子/分子指标

Na+,K+,H2O2,Ca2+

 

检测样品

坛紫菜叶状体

 

中文摘要

集美大学谢潮添教授课题组2019年在Algal Research(IF:4.008)上发表的题为“K+ and Na+ transport contribute to K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis under hypersaline stress”的文章首次从离子转运的角度报道了紫菜的耐盐机制。文章以坛紫菜为材料,结果表明,110‰盐胁迫下藻体仍能维持较高的K+/Na+。进一步通过NMT分析发现,藻体主要通过激活PM H+泵,驱动Na+/H+逆向转运体将细胞质外的Na+排出到质外体中,并通过去极化激活的外向整流型K+通道部分缓解K+的损失,从而维持较高的K+/Na+比值应对高盐胁迫。

同时,团队前期研究发现,维持氧化还原平衡在坛紫菜应答盐胁迫中同样至关重要。但是,活性氧(ROS)的信号作用与K+/Na+稳态之间的联系仍缺乏研究。

本文研究分析了高盐条件下坛紫菜H2O2的产生及其对K+、Na+和Ca2+转运的影响。高盐胁迫(110‰, 15 min)使坛紫菜细胞内H2O2含量和外排速率迅速增加,这与超氧化物歧化酶活性的迅速增加相一致。盐胁迫诱导Na+外排和Ca2+内流的增加受到NADPH氧化酶抑制剂(DPI)或ROS清除剂(DMTU)的显著抑制。同时,质膜Ca2+通道抑制剂(verapamil)使Na+外排减少。这表明NADPH氧化酶介导产生的H2O2可能通过调控Ca2+依赖的Na+/H+逆向转运体促进盐胁迫下坛紫菜叶状体的Na+外排。此外,盐诱导的H2O2增强了K+外排,而外源Ca2+缓解了K+外排。H2O2和Ca2+可能独立调控坛紫菜的K+稳态。H2O2诱导的K+渗漏可能诱导细胞从正常的代谢活动转向与适应和修复相关的代谢活动。本研究为阐明潮间带海藻应答盐胁迫中ROS信号与离子稳态的关系提供了新见解。

 

离子/分子流实验处理

H2O2

1. 110‰高盐胁迫(S110)处理30 min

2. 对照(S30)+1 mM H2O2处理30 min

3. S110+10 μM DPI处理30 min

4. S110+10 mM DMTU处理30 min

5. S110+100 μM verapamil处理30 min

 

Na+,K+,Ca2+

1. S110处理15 min

2. S30+1 mM H2O2处理15 min

3. S110+10 μM DPI处理15 min

4. S110+10 mM DMTU处理15 min

5. S110+1 mM H2O2处理15 min

 

离子/分子流实验结果

H2O2在S110处理下显著外排(图1A),平均外排速率为93.71 pmol cm-2s-1,显著高于对照组(S30)(图1F)。与S110处理相比,DPI和DMTU处理使H2O2的外排速率显著降低,平均流速分别为43.89 pmol cm-2s-1和-2.77 pmol cm-2s-1(图1C, D, F)。此外,S30和S30+H2O2处理间差异不显著,平均流速分别为-0.94 pmol cm-2s-1和4.32 pmol cm-2s-1(图1B, F)。Ca2+通道抑制剂verapamil的加入使H2O2外排速率从93.71 pmol cm-2s-1降低到14.20 pmol cm-2s-1(图1E, F)。

图1. 高盐和抑制剂对坛紫菜净H2O2流速的影响

S110处理显著诱导了Na+外排。进一步分析发现,S30和S110处理下的Na+平均外排速率分别为-1901.92 pmol cm-2s-1和6691.27 pmol cm-2s-1(图2A, F)。DMTU的加入显著降低了S110诱导的Na+外排速率,甚至在某些时间点产生内流(S110+ DMTU, 图2C)。在高盐胁迫下,DPI也显著抑制了叶状体的Na+外排(S110+DPI, 图2D)。此外,S110+H2O2处理显著提高了叶状体的Na+外排,而S30+H2O2对叶状体的Na+外排没有明显的增强作用(图2B, E, F)。

图2. 高盐和抑制剂对坛紫菜Na+流速的影响

虽然高盐胁迫会引起坛紫菜叶状体K+外渗(图3A),但外源DMTU或DPI的加入明显抑制了K+外排(图3C, D)。在S30处理中添加外源H2O2显著诱导了坛紫菜叶状体的K+外排(图3B),而在S110处理下H2O2对叶状体的K+外排无显著影响(图3E)。S30、S110、S110+DMTU、S11+DPI、S30+H2O2和S110+H2O2处理下的平均K+外排速率分别为-155.59、935.66、362.57、277.68、1121.70和654.74pmol cm-2s-1(图3F)。

图3. 高盐和抑制剂对坛紫菜K+流速的影响

正常条件下,坛紫菜叶状体Ca2+流速在0 pmol cm-2s-1左右波动,而在高盐胁迫下Ca2+则显著内流(图4A)。S30和S110处理下Ca2+平均流速分别为-3.77和-167.73 pmol cm-2s-1(图4D)。S30加外源H2O2处理后叶状体的Ca2+内流,内流速率为-13.98 pmol cm-2s-1(图4B)。ROS清除剂DMTU能显著抑制盐胁迫诱导的坛紫菜Ca2+内流(图4C),平均流速为-19.93 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的11.90%(图4E)。NADPH氧化酶抑制剂DPI(图4D)抑制了盐胁迫诱导的Ca2+内流,流速为-49.42 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的29.46%(图4E)。当verapamil抑制Ca2+内流时,Na+外排减少。此外,外源Ca2+缓解了S110处理下坛紫菜细胞K+的外排(图5)。

图4. 高盐和抑制剂对坛紫菜Ca2+流速的影响

图5. 高盐条件下,Ca2+对坛紫菜的Na+和K+流速的影响

 

其他实验结果

  • 0.1 mM DMTU、10 μM DPI和10 mM Ca2+浓度对缓解S110处理产生的不利影响最有效。
  • SOD活性和H2O2含量呈正相关。

 

结论

综上所述,高盐胁迫处理15 min内NADPH氧化酶和SOD介导的H2O2产生激活了坛紫菜的防御反应。盐诱导的H2O2促使Ca2+内流,激活了坛紫菜细胞Na+逆向转运。此外,H2O2增强了盐胁迫下坛紫菜细胞的K+渗漏,但外源Ca2+缓解了这种盐诱导的K+外排。因此,在高盐条件下,H2O2和Ca2+可能独立影响坛紫菜K+的转运。本文为植物抗高盐机理提供了新的思路。

 

测试液

360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.1 mM CaCl2, pH 8.1

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,集美大学水产学院于2017年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s10811-020-02284-0

 

感谢本文一作,集美大学王文磊副教授供稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:18


浙江农林柳参奎、东农周爱民:NMT发现筐柳根在盐胁迫下排Na+更快具备绿化、改良盐碱地潜力

基本信息

  • 主题:NMT发现筐柳根在盐胁迫下排Na+更快具备绿化、改良盐碱地潜力
  • 期刊:Scientific Reports
  • 影响因子:3.998
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Morphological and physiological responses of two willow species from different habitats to salt stress
  • 作者:柳参奎(浙江农林大学)、周爱民(东北农业大学)、冯爽(东北林业大学)

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

筐柳(Salix linearistipularis)旱柳(Salix matsudana)根

 

中文摘要(谷歌机翻)

植物的耐盐机制非常复杂,不同的植物对盐胁迫有不同的生存策略。本研究分析比较了2种不同生境柳树(筐柳和旱柳)对盐胁迫的形态和生理响应。盐胁迫下,筐柳的种子萌发率和幼苗根系Na+外排速率均高于旱柳。盐处理后,筐柳叶片的Na+积累、水分和叶绿素损失、光合能力降低以及对叶片细胞结构的破坏均小于旱柳叶片。扫描电镜结合气相色谱质谱分析表明,筐柳叶片的角质蜡含量高于旱柳叶片。总体而言,本研究结果表明,筐柳比旱柳具有更高的耐盐性,这与盐胁迫下不同的形态和生理反应有关。此外,本研究还表明,筐柳在盐碱地绿化改良方面有很大的应用前景。

 

离子/分子流实验处理

7日龄水培幼苗50、100 mM NaCl处理12 h

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)比较了筐柳和旱柳幼苗根系Na+和K+的流速变化(图1a),结果表明,NaCl处理使两种幼苗根系Na+和K+外排速率均增加,盐胁迫下筐柳根系Na+和K+外排速率显著高于旱柳。但是,在对照条件下,两个物种都表现出较低的Na+和K+外排速率,并且没有显著差异(图1b, c)。

图1. 正常和盐胁迫条件下筐柳(Sl)和旱柳(Sm)幼苗根系Na+和K+外排速率的比较

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,筐柳的种子萌发率高于旱柳。
  • 盐胁迫下,筐柳叶片的Na+积累和水分损失比旱柳叶片少。
  • 盐胁迫对旱柳的叶片光合能力的损伤明显高于筐柳。
  • 盐胁迫对旱柳叶细胞超微结构的破坏比对筐柳叶片的破坏更为严重。
  • 两种柳叶的角质层蜡的晶体结构高度相似,但蜡的厚度不同。
  • 筐柳叶片的角质蜡含量高于旱柳叶片。

 

结论

本研究表明,与旱柳相比,筐柳在盐胁迫下根系Na+外排速率更高、叶片Na+积累量减少、叶片细胞结构和光合能力维持较好、表皮蜡含量增加,具有更高的耐盐性,可以作为盐碱地绿化、改良和植物修复的理想树种。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, pH 5.8

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,东北农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。
  • 据中关村NMT产业联盟了解,东北林业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1038/s41598-020-75349-2

 

感谢本文一作,东北农业大学周爱民副教授校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:40


JIPB江苏师大朱明库、李宗芸:NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐

基本信息

  • 主题:NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐
  • 期刊:Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:4.885
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:SlSTE1 promotes ABA-dependent salt stress-responsive pathways via improving ion homeostasis and ROS scavenging in tomato
  • 作者:江苏师范大学朱明库、李宗芸、孟小庆、蔡敬

 

检测离子/分子指标

H+,K+

 

检测样品

番茄根(距根尖500 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)
高盐是降低作物生产力和品质的主要限制因素之一。本研究报告了没有任何已知保守结构域的小蛋白SALT TOLERANCE ENHANCER1(STE1)是番茄耐盐所必需的。与WT相比,过表达SlSTE1(OE)增强了植物对多种氯化盐(NaCl、KCl和LiCl)和氧化胁迫的耐受性,同时提高了抗氧化酶的活性,增加了ABA和叶绿素的含量,减少了MDA和ROS的积累。而且,OE植株中K+外排减少,H+外排增加,诱导了较高的K+/Na+比值。相比之下,SlSTE1-RNAi植株对盐胁迫的耐受性下降。RNA-seq数据显示,盐胁迫下OE植株vs WT植株中有1330个DEGs,编码TFs、逆境相关蛋白、次生代谢、激酶和激素合成/信号相关蛋白(尤其是ABA和ACC)的多种多样的基因的转录显著升高。此外,SlSTE1-OE植株对ABA的敏感性增强,结果表明SlSTE1通过与SlPYLs和SlSnRK2s相互作用,促进ABA依赖的盐胁迫响应途径。总之,本研究表明,SlSTE1蛋白通过ABA信号传导、ROS清除、提高离子稳态来赋予番茄耐盐性。

 

离子/分子流实验处理

25日龄番茄(WT 及转基因株系),100 mM NaCl实时处理。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术(NMT)结果显示,NaCl实时处理诱导WT和OE植株根尖K+和H+外排速率显著增加,而OE植株的K+和H+外排速率显著低于WT植株(图1)。

图1. 盐胁迫对WT和OE植株根尖K+和H+实时流速动态变化的影响。

图2. 植物根部检测图

 

其他实验结果

 

 

  • 多种胁迫和激素处理能显著诱导SlSTE1的表达。

  • lSTE1-OE植株在NaCl、KCl和LiCl等不同类型盐胁迫下的表现均优于WT,因此,SlSTE1对盐的响应并不对钠具有特异性。

  • 转基因株系在盐胁迫下的不同存活率与相应的生理参数有关。

  • 盐胁迫下,OE的Na+积累比WT少,K+/Na+比值高于WT,且OE中几乎所有检测到的参与离子平衡的基因的表达也都高于WT。

  • 盐胁迫15 d后,OE积累的ROS远少于WT,而Ri植株积累的ROS水平与WT相当。

  • WT幼苗在5 μM MV(诱导叶绿体产生超氧自由基的除草剂甲基紫精)处理下根长和地上部分长度均显著小于OE。

  • 在盐胁迫下,SlSTE1影响多种非生物和生物胁迫及激素相关基因的转录。

  • SlSTE-OE植株表现出对ABA的敏感性的改变,而对ACC的敏感性改变不大。

  • SlSTE1对调控ABA相关基因的表达至关重要。

  • SlSTE1可以通过与番茄中的SlPYLs和SlSnRK2s相互作用来调控ABA通路。

 

结论
本结果表明,SlSTE1在抗盐胁迫防御机制中的功能参与与ABA介导的信号传导,增强的ROS清除能力和K+/Na+稳态有关。SlSTE1的过表达还会影响许多胁迫响应基因的转录,并整合其他有益的特性,如对不同类型的盐胁迫和氧化胁迫的耐受性。因此,本研究表明SlSTE1通过改善番茄体内的离子稳态和ROS清除,促进ABA依赖的盐胁迫应答途径。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,江苏师范大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12987

 

感谢本文通讯作者,江苏师范大学朱明库副教授校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:44


PP浙大金崇伟:硝酸盐转运蛋白调节K+吸收和分配促植物在低K+胁迫下生长

基本信息

  • 主题:硝酸盐转运蛋白调节K+吸收和分配促植物在低K+胁迫下生长
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT植物营养创新平台
  • 标题:The Kand NO3- interaction mediated by NITRATE TRANSPORTER 1.1 ensures better plant growth under K+-limiting conditions
  • 作者:金崇伟(浙江大学)、刘星星(浙江大学)、Xian Zhi Fang(浙江大学、浙江农林大学)

 

检测离子/分子指标

K+、NO3-

 

检测样品

拟南芥根分生区、伸长区和成熟区

 

中文摘要

K+和NO3是大多数陆生植物根部吸收的钾和氮的主要形式。本研究发现拟南芥中K+和NO3-之间的密切关系是由NITRATE TRANSPORTER 1.1(NRT1.1)介导的。nrt1.1 敲除突变体表现出K+吸收和从根到地上部分分配的紊乱,并在K+不足的条件下表现出生长停止的特征。通过分别使用SULFATE TRANSPORTER 1;2 PHOSPHATE1 启动子在根表皮-皮层和中央维管中表达NRT1.1,这些突变体的K吸收和根到地上部分的分配得到部分恢复。基于nrt1.1-1/K+ transporter 1nrt1.1-1/high-affinityK+ transporter 5-3nrt1.1-1/K+ uptake permease 7 nrt1.1-1/stelar K+ outward rectifier-2 双突变体及相应的单突变体和野生型植物中K+含量的双因素方差分析,揭示了NRT1.1 与位于根表皮-皮层和中央维管中的K+通道/转运蛋白之间的生理上的相互作用。进一步的研究显示,这些K+吸收相关的相互作用依赖于由NRT1.1介导的与H+/NO3-同向运输相关的H+消耗机制。总之,本文的研究结果表明,根表皮-皮层和中央维管中的NRT1.1表达模式与K+通道/转运体相协调,分别促进K+吸收和从根到地上部分的分配,进而确保植物在K+不足条件下更好地生长。

 

离子/分子流实验处理

4日龄拟南芥幼苗在6 mM NO3-+2.0 mM K+或6 mM NO3-+0.05 mM K+培养基中培养3 d。

 

离子/分子流实验结果

研究发现在低K+培养基上预培养的植物与在K+充足的培养基上预培养的植物相比,三个根区的NO3-净内流速率均更高(图1)。

图1. 拟南芥根分生区、伸长区和成熟区的NO3-吸收速率平均值。负值代表NO3-吸收。

为了了解NRT1.1在根系K+吸收中的作用,研究使用NMT系统检测了植物根系的K+流速,发现在2.0和0.05 mM K+培养基中,nrt1.1-1chl1-5突变体根系伸长区和成熟区的K+净内流速率均低于Col-0植株的50%。相比之下,植物根系分生区净K+内流速率没有显著差异(图2B, C)。结果表明伸长区和成熟区是NRT1.1与根细胞K+吸收相关的靶区域。

图2. 拟南芥根部K+吸收速率。负值代表K+吸收。

图3. 拟南芥根成熟区K+吸收检测图。

 

其他实验结果

  • NRT1.1介导的对缺K+的耐受性可能是由NO3-吸收活性引起的,而不是NO3-感应功能导致的。

  • NRT1.2、NRT2.1、NRT2.2、NRT2.4和NRT2.5在对低K+耐受性方面与NRT1.1的功能不同。

  • 低K+胁迫会刺激NO3-的吸收活性,这可能是低K+胁迫导致NRT1.1上调所导致的。

  • NRT1.1功能的缺失可能会干扰根对K+的吸收。

  • NRT1.1只在低K+条件下在根到地上部分的K+分配中起明显作用。

  • NRT1.1可促进K+吸收可能是因为其仅在表皮和皮层表达。

  • NRT1.1在根的中央维管中的表达有助于K+从根到地上部分的分配。

  • NRT1.1在促进K+的吸收和根到地上部分分配方面的作用,需要根表皮-皮层和中央维管中的K+通道/转运蛋白的协同作用。

  • NRT1.1介导的K+营养改善与防止根际酸化有关。

 

结论

本研究表明,NRT1.1的NO3-转运活性在植物的K+营养中起重要作用。具体来说,在根表皮-皮层中表达的NRT1.1通过与K+吸收通道/转运蛋白(如AKT1、HAK5和KUP7)协同作用来发挥功能,在NRT1.1介导的NO3-吸收过程中通过H+消耗机制促进根对培养基中K+的吸收。而当在根中央维管中表达时,NRT1.1与木质部K+装载通道/转运蛋白(SKOR和KUP7)相互作用来促进K+从根到地上部分的分配(图4)。尽管NRT1.1与K+转运蛋白/通道相互作用的分子机制尚不清楚,但本研究的发现使大家能够明确这些转运蛋白之间相互作用的生理相关性。目前,在中国的农业实践通常需要施用过量的氮肥和钾肥,这不仅降低了这些肥料的利用效率,还可能导致环境污染。本研究结果表明,通过设计切实可行的方法来提高不同作物NRT1.1同系物的活性,有可能同时提高氮肥和钾肥在农业生产中的利用效率。

图4. 拟南芥中NRT1.1响应低K+胁迫的示意图。

 

测试液

basal agar medium, 6 mM NO3-, 2.0 mM K+, pH 6.5

basal agar medium, 6 mM NO3-, 0.05 mM K+, pH 6.5

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国林业科学研究院亚热带林业研究所于2014年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国农业科学院茶叶研究所于2015年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,浙江地区的中国水稻研究所于2016年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1104/pp.20.01229

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:50


PCE中国农科院作物所、阿德莱德大学:GmSALT3通过两种不同机制诱导植物排Na+排Cl-响应盐胁迫

基本信息

主题:GmSALT3通过两种不同机制诱导植物排Na+排Cl-响应盐胁迫

期刊:Plant Cell and Environment

影响因子:6.362

 

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Soybean CHX-type ion transport protein GmSALT3 confers leaf Na+ exclusion via a root derived mechanism, and Cl- exclusion via a shoot derived process

第一作者:中国农科院作物所关荣霞,阿德莱德大学Yue Qu

通讯作者:中国农科院作物所邱丽娟,阿德莱德大学Stefanie Wege、Matthew Gilliham

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

爪蟾卵母细胞

 

中文摘要

大豆(Glycine max)产量受包括土壤盐渍化在内的多种胁迫影响。GmSALT3(一种阳离子-质子交换蛋白)可通过调节地上部Na+和Cl外流来提高大豆耐盐性,然而,定位于ER的GmSALT3如何实现这一功能还不清楚。本研究分别利用异源系统和包含一个全长GmSALT3(NIL-T;耐盐)、一个截短转录本Gmsalt3(NIL-S;盐敏感)的近等基因系,对GmSALT3的功能进行研究。在异源系统中,GmSALT3能够恢复大肠杆菌的K+吸收缺陷,促进爪蟾卵母细胞中Na+、K+和Cl的内流和积累,而Gmsalt3却没有以上功能。对NILs的时程分析证实,地上部分Cl外排与Na+外排截然不同。嫁接实验表明,地上部分的Na+外排是通过基于根木质部的机制发生的;与此相反,NIL-T植株的茎木质部和韧皮部汁液中的Cl含量均显著高于NIL-S植株,表明地上部分Cl的外排可能基于新的韧皮部的Cl再循环机制。嫁接于NIL-S砧木上的NIL-T接穗Cl含量较低,证实了Cl再循环依赖于地上部分的GmSALT3。总之,这些发现为GmSALT3影响植物耐盐性提供了新的见解,揭示植物地上部Cl外排的新机制。

 

离子/分子流实验处理

爪蟾卵母细胞在ND96(96 mM NaCl, 1 mM KCl, 1 mM MgCl2, 5 mM HEPES, pH 7.5)中孵育72 h

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术(MIFE)测定卵母细胞质膜的净离子流速,结果表明,注射GmSALT3的卵母细胞与注射H2O的卵母细胞相比,Na+、K+和Cl-的外排减少(图1)。

图1. 爪蟾卵母细胞质膜的Na+、K+、Cl-吸收速率。正值表示吸收,负值表示外排。

 

其他实验结果

  • 表达GmSALT3全长使大肠杆菌中K+含量增加,GmSALT3-YFPGmSALT3_TM10AtKAT1AtCHX20的表达也增加。

  • GmSALT3-YFP在卵母细胞中定位到PM。

  • 双电极电压钳电生理学显示,在ND96培养基中培养时,注入GmSALT3的卵母细胞的静息膜电位与注入H2O的卵母细胞相比更正,但没有发现一致的电流差异,这表明通过GmSALT3的运输可能是电中性的。

  • 与注射H2O的卵母细胞相比,注射GmSALT3的卵母细胞含有更多的K+、Na+和Cl-

  • GmSALT3会影响K+、Na+和Cl-在卵母细胞中跨PM的运输。

  • 使用100 mM NaCl处理发现,NIL-S地上部分、茎和叶中的Cl-、K+含量更高,K+/Na+比却降低了,NIL-T叶片中的K+/Na+比在胁迫第3 d后才明显升高。

  • 盐处理10 d后,NIL-T的根、茎、叶干重明显增加。

  • 100 mM NaCl处理4 d后发现,Na+、Cl-在NIL-S的所有气生组织中积累得更多。

  • 在根部(主根和侧根),NIL-T比NIL-S积累的Cl-多。

  • 100 mM NaCl处理4 d后,检测大豆茎韧皮部和木质部汁液中的离子浓度。与NIL-T相比,NIL-S的木质部汁液中的Na+浓度明显更高。与叶片的数据相反,NIL-S的木质部和韧皮部汁液中的Cl-浓度比NIL-T低。

  • 对交互嫁接和自嫁接(self-grafted,对照)的植株进行100 mM NaCl处理8 d,结果发现在NIL-S砧木上嫁接NIL-T接穗,叶片Cl-含量比自嫁接NIL-S低。相反,当NIL-S接穗嫁接到NIL-T砧木上时,叶片中Cl-含量与自嫁接NIL-S相比差异不显著。与自接NIL-T植株相比,自接NIL-S植株的Cl-含量要高得多。

  • TEM(透射电子显微镜)成像观察NIL-T和NIL-S韧皮部的超微结构,发现盐处理后的NIL-T和NIL-S在根系韧皮部细胞中的形态没有差异差异,表明缺乏全长GmSALT3不会破坏亚细胞形态,离子流速的变化更可能是GmSALT3诱导排盐的直接原因。

 

结论

综上所述,本工作对GmSALT3在植物体内和异源系统中的耐盐机制提供了进一步的认识。研究认为,在NIL-T中,全长GmSALT3通过限制Na+在木质部的装载介导Na+和Cl-从地上部分排出,而Cl-则通过韧皮部从地上部分重新转移回根。这是第一次发现一种蛋白质能促进植物韧皮部的Cl-再循环,并使植物具有更好的耐盐性。本研究的数据还表明,GmSALT3是一个具有运输能力的内膜定位蛋白,但还不能说明GmSALT3通过不同细胞类型来改变不同转运过程的确切的细胞机制,这需要进一步研究。利用NIL-T和NIL-S植物进行RNA测序,可能有助于研究GmSALT3是否通过影响转录而赋予大豆耐盐性,以及在盐胁迫条件下, NIL-T和NIL-S的根部有哪些独特的途径和基因可能发生明显变化。

 

测试液

5 mM NaCl, 0.2 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 5 mM HEPES, pH 7.5

 

文献链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13947

 

感谢本文一作,中国农科院作物所关荣霞研究员校稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:00


联盟澳洲专家S Shabala:HKT1;5通过调节Na+/K+稳态传递Ca2+信号促植物耐盐

基本信息

主题:HKT1;5通过调节Na+/K+稳态传递Ca2+信号促植物耐盐

期刊:International Journal of Molecular Sciences

影响因子:4.556

标题:Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K+ and Ca2+ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots

作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学、佛山科学技术学院)、Mohammad Alnayef(塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+

 

检测样品

水稻及其近等基因系SKC1(NIL- SKC1)根伸长区(距根尖顶端1.2 mm根表上的点)、成熟区(距根尖顶端15 mm根表上的点)、木质部薄壁细胞

中文摘要(谷歌机翻)

有报道称OsHKT1;5基因是水稻耐盐的关键决定因素。该基因由SKC1基因座携带,其作用归因于木质部Na+的卸载。但是没有直接的证据能证明这个观点。此外,SKC1在向地上部分装载和运输K+方面还有待解释。本研究采用非损伤微测技术(MIFE)比较了野生型(WT)和NIL(SKC1)植物根木质部薄壁细胞Na+的吸收动力学。研究数据表明,在WT中观察到Na+的重吸收,而在NIL(SKC1)中没有该现象,从而研究质疑了HKT1;5作为转运体在木质部直接清除Na+中的功能作用。相反,HKT1;5表达水平的改变了水稻表皮和中柱中K+和Ca2+吸收及稳态相关的膜转运蛋白的活性,从而解释了观察到的表型。本研究的结论是,HKT1;5在植物耐盐性中的作用不能仅仅归因于降低木质部汁液中Na+的浓度,而是触发了在胁迫条件下参与维持植物离子稳态和信号传递的其他转运蛋白活性的复杂反馈调节。

离子/分子流实验处理

80 mM NaCl或10 mM H2O2实时处理

离子/分子流实验结果

研究采用非损伤微测技术(MIFE),测定了NIL(SKC1)水稻木质部薄壁组织的Na+流速。当向WT植株根中柱施加80 mM NaCl(模拟木质部汁液Na+浓度的增加)时,可测出强烈而持续的Na+吸收(图1A, C)。从功能上讲,这种吸收与根系木质部(通过HKT1;5或其他转运系统)对Na+的重吸收是一致的。然而,在NIL(SKC1)中,这种吸收是不存在的。相反,KD株系的木质部薄壁细胞对Na+的吸收甚至比WT系略高(图1A, C)。

然后研究检测了NaCl处理对K+跨根木质部薄壁细胞质膜转运的影响(图1B, D),结果发现NaCl处理会导致三个株系都产生一个瞬时的K+外排。从功能上看,在植物体内,这相当于NaCl诱导的K+向蒸腾流中的装载。K+外排速率的大小为NIL(SKC1)>WT>KD。

图1. 80 mM NaCl实时处理下木质部薄壁细胞的Na+和K+流速。(A, B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5(4A-02764)敲除株系(KD)瞬时Na+(A)和K+(B)流速。(C, D)Na+和K+流速的平均值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

然后研究想知道改变HKT1;5表达是否会影响根表皮膜转运蛋白的功能活性。研究首先比较了三个株系根表皮Na+的吸收模式(图2A, B)。结果发现Na+吸收的大小为NIL(SKC1)>WT>KD,表明薄壁细胞的HKT1; 5表达水平的变化强烈影响根表皮对Na+的吸收。

NaCl诱导的根表皮细胞K+损失大小为:NIL(SKC1)>WT>KD (图2C-E)。在两个根区都观察到这种变化。与成熟区(MZ)相比,伸长区(EZ)的K+损失要强得多。

图2. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Na+和K+流速。(A)WT植株伸长区瞬时Na+流速。(B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5(4A-0.2764)敲除(KD)株系在伸长区测得的Na+吸收峰值。(C)WT植株根伸长区和成熟区瞬时K+流速。(D, E)分别为NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5植株根伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K+流速。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

Na+/H+交换体的运行受SOS途径的控制,这一过程的关键步骤是盐胁迫引起的胞质游离Ca2+含量增加。胞浆Ca2+的这种变化对于调节NADPH氧化酶的运作也是必不可少的,它通过促发性ROS的产生影响阳离子通道的活性。因此,研究比较了上述水稻HKT1;5株系中NaCl诱导的Ca2+流速变化(图3)。实时NaCl处理会引起短暂的Ca2+外流,然而,这种反应在EZ中更强烈,在瞬态反应结束后,Ca2+流速值仍然为负,表明有一些主动的Ca2+外排系统参与其中。Ca2+外排顺序是NIL(SKC1)<WT<KD,这表明HKT1;5在NIL(SKC1)的过度表达损害了其中一个Ca2+外排系统(Ca2+-ATPase或CAX交换器)的运行。

图3. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Ca2+流速。(A)WT植株根伸长区和成熟区的瞬时Ca2+流速。(B, C)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5植株根的伸长区和成熟根区在胁迫后30 min内的Ca2+流速平均值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

H2O2在阳离子渗透通道对H2O2的盐度适应性响应和敏感性中起重要作用。因此,研究比较了H2O2诱导的三种基因型根表皮Ca2+流速的大小(图4)。与之前的研究结果类似,H2O2诱导了瞬时Ca2+内流,大小为KD>WT>NIL(SKC1)。因此,在NIL(SKC1)中过表达HKT1;5,降低了Ca2+渗透阳离子通道对H2O2的敏感性,可能影响植物感知和响应盐胁迫的能力。

图4. 10 mM H2O2处理下水稻根系伸长区Ca2+流速。(A)WT的根伸长区瞬时Ca2+流速。(B)NIL(SKC1)、WT和Oshkt1,5(KD)根表皮细胞Ca2+流速峰值。请注意,此图正值表示吸收,负值表示外排。

图5. 水稻根伸长区Ca2+流速检测图

其他实验结果

  • NIL(SKC1)在伸长区和成熟根区HKT1;5的表达量均显著高于WT,并且HKT1;5的转录水平随着盐度的升高而显著上调。

  • 80 mM NaCl处理1周后,NIL(SKC1)株系表现出较为敏感的表型,与WT相比,叶片褪绿坏死比例较大,相对地上部和根系干重显著降低。

  • NIL(SKC1)植物在盐条件下积累了较多的K+,但也有较多的Na+。后者的结果显然与SKC1可以去除地上部分Na+的作用不符。

  • 研究比较了WT和SKC1植物根系中影响植物离子稳态的一些关键基因表达水平的变化。多个转运蛋白基因的表达水平存在显著差异;这种差异也表现出强烈的时间依赖性和组织依赖性(例如,在伸长区和成熟根区有不同的响应模式)。特别是,NIL(SKC1)在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低(在两个根区),而RBOHD在伸长区表达量要高得多。此外,与WT相比,在盐胁迫下,NIL(SKC1)的GORK表达降低,而RBOHD转录本的表达增加。此外,两个根区的SOS1转录水平都较低。

结论

总的来说本研究结果表明,由于生物体内存在多种反馈回路,利用突变体植物获得的结果应该非常谨慎地对待,不能作为有关特定基因作用的机理证据。此外,转录分析和GUS染色可能具有误导性,提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息不完全。因此,需要更加重视植物体的功能检测。

 

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM KCl, pH 5.5

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,佛山科学技术学院于2018年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.3390/ijms21144882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:18


MP郭岩、雷晓光:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

基本信息

主题:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

期刊:Molecular Plant

影响因子:13.164

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Dynamic changes of phosphatidylinositol and phosphatidylinositol 4-phosphate levels modulate H+-ATPase and Na+/H+antiporter activities to maintain ion homeostasis in Arabidopsis under salt stress

作者:北京大学雷晓光、XiuliHan,中国农业大学郭岩、杨永青、马亮

 

检测离子/分子指标

Na+、H+

 

检测样品

拟南芥根分生区,距根尖120 μm 根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

在环境变化下,植物的代谢物会动态地改变和分布。然而,目前人们对代谢产物在植物逆境响应中如何改变功能的还很不清楚。盐胁迫下维持离子稳态需要协调激活PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体这两种中枢调节物质。本文采用生物引导分离方法,鉴定了影响PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体活性的内源性小分子,发现磷脂酰肌醇(PI)通过直接与PM H+-ATPase AHA2的C端结合而抑制拟南芥在非胁迫条件下PM H+-ATPase的活性。盐胁迫下,磷脂酰肌醇4-磷酸(PI4P)/PI比值升高,PI4P结合并激活PM Na+/H+逆向转运体活性。PI更倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。同样,pis1突变体的PI水平降低,表现出PM H+-ATPase活性和耐盐性增强;而pi4kβ1突变体的PI4P水平降低,表现出PM Na+/H+逆向转运体活性和耐盐性减弱。综上所述,本文揭示了拟南芥在盐胁迫下PI与PI4P之间的动态变化,对于维持离子稳态以保护植物免受不利环境条件的影响至关重要。

离子/分子流实验处理

H+:7日龄拟南芥幼苗在含有75 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
Na+:7日龄拟南芥幼苗在含有100 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
离子/分子流实验结果
使用非损伤微测技术(NMT)检测Col-0, pis1-1, pis1-2,COM1 and COM2的H+流速。将7日龄幼苗转入含75 mM NaCl(pH 8.1)的MS培养基中培养24 h,测定根尖H+流速。pis1-1pis1-2植物的H+流速与Col-0相比显著增加,而COM1COM2植物的H+流速与Col-0植物相同(图1C, D)。因此,在PI含量减少的pis1突变体中,PM H+-ATPase活性增加,表明PI在体内抑制了PM H+-ATPase的活性。

图1. Col-0、pis1-1pis1-2COM1COM2根尖的净H+外排速率。正值代表H+外排。

在100 mM NaCl预处理24 h后,用NMT检测Col-0外排明显减少,而COM1COM2互补系的Na+外排被恢复到WT水平(图2C, D)。

图2. Col-0、pi4kβ1COM1COM2根尖的净Na+外排速率。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

  • 采用生物引导分离方法对拟南芥Col-0幼苗粗提物进行分离,通过质谱等分析,发现PI能结合并调节PM H+-ATPase活性。

  • 外源PI可能通过抑制PMH+-ATPase活性而抑制植物和酵母生长。

  • PI在正常条件下可能维持PM H+-ATPase活性的自抑制状态。

  • PI通过直接特异性的结合在PM H+-ATPase AHA2的C端,在AHA2 CS931位点的磷酸化增强了PI-AHA2的结合亲和力,在非胁迫条件下抑制PM H+-ATPase活性。

  • 为了确定PI是否也抑制植物中体内的PM H+-ATPase活性,从拟南芥生物资源中心获得了两个编码拟南芥PI合成关键酶的T-DNA插入突变体pis1-1pis1-2,利用遗传学证据表明,内源性PI负调控PM H+-ATPase活性。

  • PI生物合成调控通过调节PM H+-ATPase活性参与植物盐胁迫响应。

  • PI4P不影响PI介导的抑制PM H+-ATPase活性,对PI与AHAC的结合活性也没有影响。

  • 质膜中PI的含量远高于PI4P,且在盐胁迫下PI4P和PI(4,5)P2的含量较非盐胁迫下显著增加,PI4P/PI比值在盐胁迫下升高。

  • 盐胁迫下,PI被代谢成PI4P,并释放PM H+-ATPase的活性以提供质子梯度;同时,PI4P激活PM Na+/H+逆向转运体的活性,将Na+运出细胞。

  • PI倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。在pi4kβ1突变体(PI4Kβ1是PI合成PI4P的关键酶)中,PI4P水平降低,PM Na+/H+逆向转运体活性降低,耐盐胁迫能力下降。

  • 内源性PI4P可激活质膜Na+/H+逆向转运体的活性。

  • 拟南芥内源性PI4P参与调控PM Na+/H+逆向转运体在盐胁迫下的活性。

  • 内源性PI4P正调节PM Na+/H+逆向转运体活性。

  • PI4P更倾向与高度活化的SOS1结合,这也许是为了在盐胁迫下维持或激活SOS1的活性。

  • NaCl处理可诱导PI4K激酶活性,增加质膜中PI4P含量。

结论
本研究通过生物引导分离法鉴定了一个内源性脂质分子PI,它与PM H+-ATPase结合,并在非胁迫条件下抑制其活性,在盐胁迫下,PI与PM H+-ATPase解离,进而降低其抑制作用,使PM H+-ATPase被激活。根据这一观点,PI4K激酶的活性被盐胁迫诱导,将PI代谢成PI4P,后者结合并激活PM Na+/H+逆向转运体SOS1。PM H+-ATPase活性的增加产生了一个跨膜质子梯度,直接激活SOS1,将Na+运出细胞(图3G)。本研究揭示植物通过调节代谢物的变化来协同调节关键酶活性,使植物能够对逆境胁迫做出响应。
图3. PI和PI4P动态变化如何在调节离子稳态中发挥关键作用的模型。

测试液

0.1 mM CaCl2,0.3 mM MES,0.5mM KCl,pH 6.0

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学分别于2019、2020年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.07.020

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:22


PPB山农:NMT发现IAA可促草莓排Na+​保K+缓解盐胁迫

基本信息

主题:NMT发现IAA可促草莓排Na保K缓解盐胁迫

期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:3.72

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Auxin alters sodium ion accumulation and nutrient accumulation by playing protective role in salinity challenged strawberry

作者:山东农业大学李玲、杨超、张蕊

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

草莓根

中文摘要(谷歌机翻)

土壤中的高盐会影响草莓产量和果实品质,生长素诱导的植物对土壤盐渍化的响应会增强。本研究表明,外源施加IAA可以部分缓解草莓幼苗的应激反应。细胞学分析表明,在高盐条件下,草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

 

离子/分子流实验处理

6日龄草莓幼苗100 mM NaCl、100 μM NaCl+0.57 mM IAA、0.57 mM IAA处理3 d或6 d。
离子/分子流实验结果
不同处理下,Na+流速和Na+含量的变化趋势相同。处理6 d后,与对照相比,NaCl和NaCl+IAA均增加了根(图1D)和叶片(图1C)的Na+流速,但与NaCl+IAA处理相比,根系Na+流速对NaCl的响应更高。在叶片中,结果相反。NaCl处理下Na+流速增幅较大,叶片与根系相比增加了5.5倍,NaCl+IAA处理下叶片比根系增加11倍。

不同处理下K+流速与K+含量的变化趋势相同,NaCl处理下,叶片和根系K+流速均高于其他3个处理。

图1. 高盐条件下,第3天添加生长素可促进草莓根系Na+外排,第6天添加生长素可促进草莓叶片Na+外排。高盐度条件下草莓根系K+流速在第6天被生长素的添加所抑制。(A)(E)第3天草莓叶片Na+流速(A)和K+流速(E),(B)(F)第3天草莓根系Na+流速(B)和K+流速(F),(C)(G)第6天草莓叶片Na+流速(C)和K+流速(G),(D)(H)第6天草莓根系Na+流速(D)和K+流速(H)经NaCl(100 mM )、IAA(0.57 mM )及其组合处理。正值代表Na+、K+外排。

其他实验结果

  • 外源IAA显著增强了NaCl处理下草莓幼苗的生长。

  • 外源IAA使根系活力提高,部分恢复了根系活力。

  • NaCl处理3 d和6 d后电导率均有所增加,单独施用IAA可显著降低盐处理6 d后的电导率。

  • 盐胁迫下Na+含量增加。

  • NaCl处理的NDFF降低,单独外源施加IAA和NaCl+IAA组合处理后幼苗根和叶中NDFF升高。

  • NaCl处理6 d后,叶片和根系N含量显著低于对照,但与单独施用NaCl相比,NaCl处理下外源施用IAA提高了叶片和根系N含量。

  • NaCl处理6 d后,可溶性糖含量高于NaCl处理对照。在NaCl和IAA处理的组合下略有降低。

  • 在草莓根尖的横截面上,NaCl处理后细胞形状不规则,细胞体积不均匀。在没有盐处理的情况下,IAA处理增加了细胞数量而不改变细胞体积。IAA+NaCl的组合并没有改变细胞形状。

结论
盐度降低光合效率抑制草莓幼苗生长,其原因是Na+毒性和氧化应激增加了叶片损伤。研究表明,盐胁迫条件下草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.008

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:26


EEB中国农科院资源区划所:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+​/Ca2+能力提高种子发芽率

基本信息

主题:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+/Ca2+能力提高种子发芽率

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:4.027

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Exogenous salicylic acid signal reveals an osmotic regulatory role in priming the seed germination of Leymus chinensis under salt-alkali stress

作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、陈红娜

 

检测离子/分子指标

Ca2+、K+、Na+、O2

 

检测样品

羊草种子,种子胚顶部

中文摘要(谷歌机翻)

渗透调节剂在提高植物种子活力以应对非生物胁迫方面起着重要的调节作用。但种子萌发率较低一直是限制羊草繁殖的障碍因素,特别是在盐碱化的土壤中。本研究通过水杨酸浸种处理羊草种子,探讨外源水杨酸是否参与盐碱胁迫下羊草种子萌发的渗透调节。本文报道了水杨酸对促进羊草种子发芽率的诱导作用。数据表明,盐碱胁迫下,外源水杨酸促进了羊草萌发种子中O2的内流,从而提高了呼吸强度,引发了萌发种子的一系列生理变化。外源水杨酸通过调节Na+、K+、Ca2+等离子以及脯氨酸、可溶性糖等相容代谢产物的积累,平衡渗透势,降低质膜的渗透损伤。外源水杨酸处理增加了盐碱胁迫下羊草种子Na+的外排,抑制了K+和Ca2+的外排,从而降低了盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中Na+的积累,使更多的K+和Ca2+保留下来,从而提高了羊草种子萌发过程中抗氧化酶的活性,减轻了损伤,促进了信号因子H2O2的积累,提高了羊草种子的发芽率。

离子/分子流、离子浓度成像实验处理方法

选取0.1 mM 水杨酸(SA)、蒸馏水(对照)处理,盐碱土培养3 d后的羊草种子测定Na+、K+、Ca2+流速,另外选取0.1 mM 水杨酸和对照浸种12 h后和盐碱土培养3 d后的羊草种子进行O2的测定。
离子/分子流、离子浓度成像实验结果
研究采用非损伤微测技术(NMT)测定萌发种子表面的O2内流。结果表明,萌发培养3 d后,0.1 mM SA处理下萌发种子的O2速率显著高于对照(图1H),但盐碱胁迫下种子的呼吸强度有所降低。此外,0.1 mM SA处理后O2内流速率显著高于对照(图1I),说明SA可以提高盐碱胁迫下羊草种子的发芽率和活力。

图1. 羊草种子O2吸收。

为了进一步探究为什么用0.1 mM SA处理会减少Na+的含量,而增加Ca2+、K+的积累,研究用NMT测量了用0.1 mM SA处理和对照组在培养3 d后的发芽种子的胚顶部的Na+、K+和Ca2+的流速和浓度空间成像。结果显示,0.1 mM SA处理和对照组都明显表现出Na+的外排(图2A),但0.1 mM SA处理表现出比对照组更高的Na+外排,Na+的平均速率达到1144 pmol cm-2⋅s-1,与对照组相比,增加了4.66倍(图2B)。Na+浓度空间成像表明,虽然对照处理下种子表面Na+含量增加,但种子表面Na+积累量明显低于SA处理(图2C)。与对照K+的外排不同,0.1 mM SA处理下萌发的种子虽然K+流速较低,但仍然是内流(图2D),种子胚顶部的平均内流速率仅为0.68 pmol cm-2·s-1。值得注意的是,对照组中K+平均外排速率达到341.81 pmol cm-2⋅s-1(图2E),对照组中萌发种子表面的K+浓度也明显低于SA处理时的浓度,表明对照组中发生了巨大的K+外排(图2F)。Ca2+流速数据表明,在用0.1 mM SA处理和对照组中,检测到稳定的Ca2+外排(图2G)。与对照组相比,用0.1 mM SA处理后的Ca2+外排速率明显降低(图2H),用0.1 mM SA处理的种子表面的Ca2+浓度也比对照组低(图2I)。

图2. 在盐碱胁迫下,外源SA改变了羊草发芽种子表面的离子流速。(A) Na+的瞬时流速 (B) Na+平均流速 (C) 种子表面Na+浓度空间成像(0-150 μm)。(D) K+的瞬时流速 (E) K+平均流速 (F) 种子表面K+浓度的空间成像(0-150 μm)。(G) Ca2+的瞬时流速 (H) Ca2+平均流速 (I) 种子表面Ca2+浓度空间成像(0-150 μm)。

其他实验结果

  • 外源SA提高了羊草种子的活力和发芽率。

  • 盐碱胁迫下外源SA影响了种子休眠。

  • 盐碱胁迫下外源SA激活了羊草种子抗氧化酶系统。

  • 外源SA缓解了盐碱胁迫对质膜的损伤。

  • 盐碱胁迫下外源SA改变了Na+、K+和Ca2+的积累。

  • 盐碱胁迫下外源SA触发转录水平的变化。

结论
综上所述,合理剂量的外源SA可以作为渗透调节剂促进羊草种子萌发,0.1 mM SA的施用浓度有效提高了盐碱胁迫下羊草种子的活力和萌发。通过增加内源SA和O2流入,SA在平衡羊草萌发种子中的内源性激素和渗透物方面发挥了重要的渗透调节作用(图3)。此外,外源SA通过调节信号因子H2O2、渗透物质以及Na+、K+、Ca2+等离子在羊草种子萌发过程中的积累,提高抗氧化酶活性,保护细胞膜的完整性。本研究表明,SA主要通过调控盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中离子分泌和渗透调节物质积累途径发挥作用,外源SA将为促进盐碱化土壤羊草种子萌发和繁殖提供有效参考。调节外源SA介导的植物种子的生理和渗透响应,也揭示了在非生物胁迫下减轻渗透胁迫对发芽种子的损害的一个启示。

图3. 盐碱胁迫下,SA介导羊草种子萌发的一种假设调控途径。

测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学、首都师范大学分别于2019年、2015年、2006采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104498

 

感谢本文一作,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所陈红娜博士校稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:31


中国林科院张华新、杨秀艳:NMT发现白刺通过维持叶肉排Na+保K+能力及H+泵活性来适应盐胁迫

基本信息

主题:NMT发现白刺通过维持叶肉排Na+保K+能力及H+泵活性来适应盐胁迫

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.655(2020年)

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Tissue tolerance mechanisms conferring salinity tolerance in a halophytic perennial species Nitraria sibirica Pall.

作者:中国林科院国家林业和草原局盐碱地研究中心张华新、杨秀艳、唐晓倩、张会龙

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、H+

 

检测样品

西伯利亚白刺叶肉组织

 

中文摘要

植物的耐盐性依赖于不同组织和器官的协调运转。组织耐盐性是赋予植物适应盐环境的关键性状之一。这一特性意味着在代谢活跃的细胞中能够维持较低的胞质Na+/K+比值。本研究以多年生木本盐生植物西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)为材料,探讨其耐盐性机制。结果表明,100~200 mM NaCl处理刺激了幼苗的生长。离子分布结果表明,叶片起到Na+库的作用,而植物根系具有优越的保K+能力。从土壤中吸收的过量Na+主要转运到地上部分,最终被区隔在叶肉细胞的液泡中。因此,在盐胁迫下西伯利亚白刺能够在组织和细胞水平上特异性保持K+/Na+的最适平衡。为此,西伯利亚白刺叶肉细胞中液泡H+-ATPase和H+-PPase酶活性升高, NsVHANsVP1NsNHX1基因的表达上调。NsVHANsVP1NsNHX1介导的叶肉液泡Na+区隔化降低了细胞质中Na+浓度,抑制了K+的流失。同时,西伯利亚白刺在转录水平上调TPK的表达,促进K+从液泡向细胞质转移,有助于维持细胞质中K+稳态。综上表明,西伯利亚白刺的液泡Na+区隔化和细胞内K+稳态等组织耐受特性对西伯利亚白刺适应土壤盐渍化具有重要作用。

 

离子/分子流实验处理

0、200和400 mM NaCl处理24 h

 

离子/分子流实验结果

采用非损伤微测技术(NMT)检测了西伯利亚白刺叶肉细胞Na+、K+和H+的稳定流速。盐胁迫诱导叶肉Na+和K+净外排速率呈剂量依赖性增加(图1A-D)。同时,盐处理导致H+净外排速率呈剂量依赖性增加(图1E, F),可作为PM H+-ATPase活性的一个体现。

图1. 西伯利亚白刺幼苗叶片叶肉细胞内Na+、K+和H+的净流速。正值代表Na+、K+和H+外排,负值代表Na+、K+和H+吸收。

 

其他实验结果

  • NaCl浓度在100~200 mM时对西伯利亚白刺幼苗的生长有刺激作用,超过300 mM时则产生抑制作用。

  • NaCl处理后西伯利亚白刺幼苗叶片、茎和根中的Na+含量以剂量依赖性方式增加;随着NaCl浓度的增加,叶中K+含量下降,但根中K+含量有所增加;随着胁迫严重程度和时间的增加,幼苗3个组织的K+/Na+比值均有所下降。各处理下,根部的K+/Na+比最高,叶片最低。

  • 盐处理诱导了叶肉细胞Na+积累。

  • NaCl胁迫显著提高了液泡膜H+-ATPase和H+-PPase的活性,且活性呈时间依赖性增加。各时间点PM H+-ATPase活性均低于液泡膜H+-ATPase活性。

  • 采用RT-qPCR测定了6个参与Na+和K+运输的基因表达。盐胁迫显著增加了大部分目标基因的表达,在400 mM NaCl胁迫1 d后或200 mM NaCl胁迫14 d后,检测到的基因表达量最高,表明它们可能参与了液泡Na+区隔化和K+保留的过程。

 

结论

本研究表明,西伯利亚白刺的耐盐性主要表现在液泡Na+区隔化和细胞质K+稳态。未来的研究应侧重于其他细胞器(如内质网)作为细胞内Na+储存的潜在储存体的作用。同时,液泡含有水解酶、磷酸酶和磷酸酯酶等多种酶类,因而与泛素化等蛋白质修饰过程相联系。在液泡液中Na含量较高的情况下,液泡中的酶如何发挥作用还有待回答。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.7

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的中国林科院于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa174

 

感谢本文通讯作者,中国林科院国家林业和草原局盐碱地研究中心杨秀艳副研究员校稿

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:51


Crop J南农张阿英:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据

基本信息

主题:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据

期刊:The Crop Journal

影响因子:4.407

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Calcineurin B-like protein 5 (SiCBL5) in Setaria italica enhances salt tolerance by regulating Na+ homeostasis

作者:南京农业大学张阿英、颜景畏、杨澜

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

谷子根(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

盐分是一种主要的非生物胁迫因素,会抑制植物生长,严重限制农业生产力。植物通过钙调磷酸酶B样蛋白(CBLs)调节盐的吸收。尽管在拟南芥中已经对CBLs响应盐胁迫的作用机制进行了深入研究,但其在谷子(Setaria italica)中的作用还不清楚。谷子的基因组编码了7个CBLs,其中只有SiCBL4被证明参与了对盐的响应。在拟南芥sos3-1突变体中过表达SiCBL5恢复了其盐敏感表型,而其他SiCBLsSiCBL1SiCBL2SiCBL3,SiCBL6, and SiCBL7)则没有恢复Atsos3-1突变体的盐敏感表型。SiCBL5含有N-豆蔻酰化基序并位于质膜中。在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,但敲低该基因增加了植株的盐敏感性。酵母双杂和萤火虫荧光素酶互补成像实验表明,SiCBL5在体内外与SiCIPK24发生了物理交互作用。SiCBL5SiCIPK24SiSOS1在酵母中的共表达赋予了高耐盐的表型。在盐胁迫条件下,与野生型植株相比,过表达SiCBL5的植株表现出较低的Na+积累量和较强的Na+外排能力,RNAi-SiCBL5植株的Na+积累量较高,Na+外排能力较弱。这些结果表明,SiCBL5通过调节Na+稳态赋予了谷子耐盐性。

 

离子/分子流实验处理

3日龄谷子幼苗100 mM NaCl处理24 h

 

离子/分子流实验结果

由于SiCBL5在根中的高表达表明SiCBL5可能影响根中Na+的外排,故采用非损伤微测技术(NMT)检测根中Na+的外排速率。NaCl预处理的野生型和SiCBL5转基因植株的所有根系均表现出Na+外排的特性。RNAi-SiCBL5植株根系Na+外排速率明显弱于野生型,SiCBL5过表达植株根系Na+外排速率明显强于野生型(图1)。

图1. SiCBL5对谷子Na+外排的影响。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

  • SiCBL1-YFP、SiCBL2-YFP和SiCBL3-YFP这三种蛋白存在于液泡膜中。SiCBL4和SiCBL5仅与质膜定位标记物一起定位于质膜中。在细胞膜、细胞质和细胞核中检测到SiCBL6-YFP和SiCBL7-YFP的信号。

  • SiCBL5和SiCBL4恢复了Atsos3-1突变体的盐敏感表型。

  • SiCBL4和SiCBL5均与AtCBL4功能同源。

  • SiCBL5提高了谷子的耐盐性,在耐旱性方面也可能发挥作用,但是对高温胁迫没有积极响应。

  • SiCBL5在体外和体内与SiCIPK24互作。

  • SiCBL5-SiCIPK24影响了酵母细胞中SiSOS1的功能。

 

结论

在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,而敲除SiCBL5则增加了其盐敏感性。SiCBL5通过调节Na+稳态增加耐盐性。本研究为阐明CBLs在植物中的功能及植物耐盐机制提供了参考。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.06.006

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:40


MP谢旗:NMT发现VPS23A促盐胁迫下根排Na+为ESCRT组分增强SOS模块功能维持拟南芥耐盐提供证据

基本信息

主题:NMT发现VPS23A促盐胁迫下根排Na+为ESCRT组分增强SOS模块功能维持拟南芥耐盐提供证据

期刊:Molecular Plant

影响因子:12.084(2020年)

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:ESCRT-Icomponent VPS23A sustains salt tolerance by strengthening the SOS module in Arabidopsis

作者:中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗、于菲菲、娄丽娟

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

拟南芥根部分生区

 

中文摘要(谷歌机翻)

由钠转运蛋白SOS1和调节蛋白SOS2和SOS3组成的盐分过度敏感(SOS)信号模块,是众所周知的帮助植物抵抗盐分积累的中枢泌盐系统(centralsalt excretion system)。本研究报告了VPS23A是运输所需的内体分选复合物(EndosomeSorting Complex Required for Transports, ESCRT)的组成部分,在SOS模块赋予植物耐盐性的功能中起着至关重要的作用。VPS23A增强了SOS2/SOS3复合体的相互作用。在盐胁迫存在的情况下,VPS23A正向调控SOS2重新分布到质膜的过程,然后激活SOS1的逆向转运体的活性,减少植物细胞中Na+的积累。遗传证据表明,通过SOS2SOS3的过表达实现的耐盐性取决于VPS23A。综上所述,研究结果表明VPS23A是SOS模块的关键调节因子,可影响SOS2在细胞膜上的亚细胞定位。此外,膜结合的SOS2赋予拟南芥幼苗较强的耐盐性,揭示了SOS2分选对细胞膜发挥作用的重要性。

 

离子/分子流实验处理方法

12日龄的拟南芥在150 mM NaCl中处理5 h

 

离子/分子流实验结果

为了研究VPS23A是否影响植物细胞向质外体分泌Na+的过程这一问题,使用非损伤微测技术(NMT)检测了拟南芥根尖Na+的外排速率。将12日龄拟南芥WT和vps23a突变体幼苗在有无150 mM NaCl的液体培养基中处理5 h。如图1D和图1E所示,经NaCl处理后,两种基因型的Na+净外排速率都显著增加。统计分析表明,在NaCl胁迫下,突变体植株的净Na+外排速率远低于WT,而未经NaCl处理的两种植株的净Na+外排速率之间无显著变化。vps23a突变体在不同时间点的净Na+外排速率在1200~1800 pmol cm-2s-1之间,而野生型植株的净Na+外排速率则在1800~2200 pmol cm-2s-1之间。这些数据表明VPS23A确实对高盐条件下植物体内Na+的分泌有积极作用。

图1. VPS23A影响拟南芥根尖净Na+流速。正值代表Na+外排。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学、中国科学院植物研究所等数十家单位采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.05.010

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:42


西北研究院:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

基本信息

主题:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

期刊:Journal of Experimental Botany

影响因子:5.354(2018年)

研究使用平台:NMT水旱胁迫创新平台

标题:Integrated regulation triggered by a cryophyte ω-3 desaturase gene confers multiple-stress tolerance in tobacco

作者:中科院西北生态环境资源研究院石玉兰

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

1周龄WT和转基因烟草根(距根尖300~400 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

ω-3脂肪酸去饱和酶(FADs)被认为主要通过亚麻酸(C18:3)诱导的膜稳定作用促进植物抗逆性,但缺乏对其在胁迫适应中的作用的综合分析。研究从低温植物高山离子芥,(Chorispora bungeana)中分离出微粒体ω-3 FAD基因(CbFAD3),并阐明其在胁迫耐受中的功能。表现出与拟南芥AtFAD3高度同一性的CbFAD3被非生物胁迫上调。其功能通过酵母中的异源表达来验证。烟草中CbFAD3的过量表达在叶和根中组成性地增加了C18:3,这保持了膜的流动性,并增强了植物对冷,干旱和盐胁迫的耐受性。值得注意的是,组成型增加的C18:3诱导质膜Ca2+-ATPase的持续活化,从而改变应激诱导的Ca2+信号传导。与C18:3水平正相关的活性氧(ROS)清除系统也在转基因系中被激活。微阵列分析显示过表达CbFAD3的植物增加了应激反应基因的表达,其中大多数受C18:3,Ca2+或ROS的影响。CbFAD3一起通过C18:3诱导的膜,Ca2+,ROS和应激反应基因的整合调节赋予对烟草中多种胁迫的耐受性。这与先前的观察结果形成对比,之前的观察结果仅仅将胁迫耐受性归因于膜稳定。

 

离子/分子流实验处理

15% PEG6000和200 mM NaCl实时处理

 

离子/分子流实验结果

当15%PEG实施胁迫时,烟草根尖Ca2+外排速率瞬时增加,转基因株系的Ca2+外排速率是WT植株的0.9~1.4倍(图1A)。在200 mM NaCl胁迫下,转基因植株也观察到较高的Ca2+外排速率(142.0~156.8%)(图1C),结合[Ca2+]cyt结果说明CbFAD3-过表达植物中PM Ca2+-ATPase的持续激活改变了早期胁迫时诱导的Ca2+信号传递。

图1. CbFAD3转基因和WT烟草在不同处理下Ca2+流速的动态变化。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+吸收。

 

测试液

0.05 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.1 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,甘肃地区的兰州大学所于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/ery050

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:59


S Shabala、陈仲华:叶肉细胞排Cl-排K+速率可用于预测温室和大田水稻生殖期的耐盐能力

基本信息

主题:叶肉细胞排Cl-排K+速率可用于预测温室和大田水稻生殖期的耐盐能力

期刊:Plant Growth Regulation

标题:Leaf mesophyll K+ and Cl- fluxes and reactive oxygen species production predict rice salt tolerance at reproductive stage in greenhouse and field conditions

作者:Sergey Shabala(塔斯马尼亚大学)、陈仲华(西悉尼大学)、Miing‑Tiem Yong(西悉尼大学、塔斯马尼亚大学)、Celymar Angela Solis(西悉尼大学、塔斯马尼亚大学)

 

检测离子/分子指标

K+、Na+、Cl-

 

检测样品

水稻旗叶叶肉细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

多数水稻耐盐性的研究多是在苗期进行单一试验。在此,本研究旨在通过温室试验和田间试验的比较研究,了解在水稻生殖期叶肉离子转运和氧化响应在盐耐受方面的作用。研究采用农艺、生理、电生理、分子和细胞成像技术,比较对照和盐胁迫下水稻植株的生理反应。盐分对Koshihikari的影响最为严重,其次是Doongara和Reziq。研究发现叶肉细胞中保K+能力和Cl-外排赋予水稻耐盐性。生长参数与净K+流速(r2=0.45~0.60)和净Cl-流速(r2=0.47~0.72)呈中等到强的相关性。同时,叶肉细胞NADPH氧化酶基因OsRBOHD的动态ROS产生和调控对水稻生殖期的耐盐性至关重要。OsRBOHD表达与离子流速显著相关(r2=0.45~0.64)。本研究首次汇集了温室和大田条件下水稻生殖阶段细胞离子胁迫与耐盐性氧化应激组分之间的潜在联系,将为今后在受控环境和自然气候条件下考察作物生殖阶段的耐盐性提供指导。

离子/分子流实验处理

盐处理0、14、28、42天,每天施加2 dS m-1盐度,直到达到8 dS m-1
离子/分子流实验结果

叶肉离子流速在三种基因型之间、在两种实验条件之间以及在盐处理的42天内显著不同(图1)。在大多数情况下,对照和盐胁迫样品的流速差异随胁迫时间的延长而增大(图1)。总体而言,在两个试验中,3个品种盐处理后K+、Na+和Cl-外排速率均以Koshihikari最大。叶肉净K+外排速率在Koshihikari中显著升高,尤其是在盐胁迫42天时,盐度对外排速率的影响在温室试验中更为明显(图1a, d)。然而,三个栽培品种之间的Na+流速差异很小。盐处理引起的Na+外排仅在Koshihikari上有显著差异;该品种的Na+外排速率高于其他两个品种,特别是在盐处理14天时的田间试验中(图1b, e)。在两个试验中,盐处理引起的Cl-外排存在显著差异;Koshihikari的Cl -外排速率最高,Reiziq最低(图1c, f)。

图1. 盐度对3个基因型水稻生殖期叶肉细胞离子流速的影响。数据为从温室(左栏)和田间(右栏)采集的对照和盐胁迫植物叶肉细胞净K+(a, d)、Na+(b, e)和 Cl-(c, f)流速。负值代表K+、Na+、 Cl-外排。

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

NMT仪器信息

·据中关村NMT产业联盟了解,佛山科技学院国际膜生物学与环境研究中心于2018年,采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统

 

原文链接:https://doi.org/10.1007/s10725-020-00619-y

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:03


中科院东北地理所、大连民大:NMT发现耐盐系苜蓿愈伤组织排Na+更强 为海水灌溉育种研究提供新手段

基本信息

主题:NMT发现耐盐系苜蓿愈伤组织排Na+更强 为海水灌溉育种研究提供新手段

期刊:Pakistan Journal of Botany

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Identification of Short-Term Na+ Secretion In Salt Tolerant Cell Line From Alfalfa Callus Cultures Selected On Half-Natural Seawater Medium

作者:中科院东北地理与农业生态研究所魏红旭、大连民族大学郭鹏

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

紫花苜蓿根,距根尖500 μm

 

中文摘要(谷歌机翻)
海水灌溉对沿海农业发展至关重要,但愈伤组织培养植物株系耐盐响应海水的关键机制仍不清楚。本研究以紫花苜蓿(Medicago sativa)的下胚轴愈伤组织为研究对象。将Gongnong 2号培养成M0亲本,10代后,在半天然海水中筛选EMS诱导的耐盐系Ms1(采自大连市泊石湾)。比较了M0和Ms1再生苗对50%、30%、10%和0%(对照)海水比例的耐盐性差异。不同愈伤组织培养系和海水处理的因素对地上部分高(长)和Na+积累、气孔导度(SC)、叶片叶绿素含量没有交互作用。对于这两个株系而言,对照和10%的海水处理下根长、地上部生物量和气孔密度(SD)都较大,而MDA和脯氨酸含量较少。与M0株系相比,Ms1株系的耐盐性相对较高,主要是干物质对根系的分配较少,SD和SC下降,控制了地上部Na+的积累,但叶绿素含量和膜保护能力增强。通过非损伤微测技术(NMT)获得的结果表明,在前1.5分钟内,Ms1株系根中的净Na+流速显示出最高的速率和显著的外排模式,而 M0株系中出现了一些Na+内流。综上所述,通过筛选耐盐愈伤组织,海水灌溉在沿海紫花苜蓿生长发育中具有一定的应用潜力。根系Na+外排是决定其耐海水盐度的一个重要参数。

 

离子/分子流实验处理

在250 mM NaCl(半天然海水的浓度)处理16 d。

 

离子/分子流实验结果

从海水处理开始,Ms1株系的净Na+流速显示比Ms0系高(图1A)。Ms1株系所有净Na+流速均为正值,表明离子外排。测量M0株系的净Na+流速在前30 s为正值,此后净Na+流速负值出现的频率增加,直至80 s结束。这表明Na+流入M0株系根部是新月形的。框中的点表示Ms1株系的第一百分位值与M0株系的第三百分位值具有可比性(图1B)。计算出Ms1株系和M0株系的平均Na+流速分别为826.83±186.71和261.68±152.18 pmol cm-2s-1

图1. 愈伤组织培养株系净Na+流速。正值代表Na+外排。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.researchgate.net/publication/324981094_Identification_of_short-term_Na_secretion_in_salt_tolerant_cell_line_from_alfalfa_callus_cultures_selected_on_half-natural_seawater_medium

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 01:10


PPB山师:NMT发现盐胁迫促盐地碱蓬NO3-、H+吸收 为解释盐生植物在低硝高盐条件下吸收和积累NO3-提供依据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫促盐地碱蓬NO3-、H+吸收 为解释盐生植物在低硝高盐条件下吸收和积累NO3-提供依据

期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:4.27

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The positive effectof salinity on nitrate uptake in Suaeda salsa

作者:山东师范大学宋杰、刘冉冉、Bing Cui

 

检测离子/分子指标

NO3-、H+

 

检测样品

盐地碱蓬

 

中文摘要

硝酸盐在盐生植物的耐盐性中起着营养和渗透双重作用。然而,盐生植物在盐碱条件下如何吸收NO3-仍不清楚。在0.5 mM的NO3--N条件下,用0、200和500 mM的NaCl处理盐地碱蓬幼苗,同时添加或不添加Na3VO4(质膜H+-ATPase抑制剂)处理24 h。200 mM NaCl处理上调了根中硝酸盐转运蛋白2.1(SsNRT2.1)的基因表达,增加了根中H+和NO3-的内流,以及叶和根中15NO3-的积累。SsNRT2.1在200 mM NaCl+Na3VO4处理下的表达量显著高于不加Na3VO4处理,而在叶片和根中15NO3-的积累量则相反。在200mM NaCl下,施加Na3VO4对根系H+净流速无显著影响,但诱导根系NO3-净外排。盐度可直接激活SsNRT2.1的表达,并通过增加PM H+-ATPase泵入H+促进盐地碱蓬对NO3-的吸收,这可能解释了为什么某些盐生植物在低NO3-和高盐度条件下吸收和积累高浓度NO3-的原因。

 

离子/分子流实验处理方法

①0、200、500 mM NaCl处理1 d。
②0+150 μM Na3VO4、200+150 μM Na3VO4、500 mM NaCl+150 μM Na3VO4处理1 d。

 

离子/分子流实验结果

与0 mM NaCl相比,200 mM NaCl明显诱导净NO3-内流。然而,500 mM NaCl诱导净NO3-外排(图1a, b)。当加入150 μM Na3VO4时,0、200和500 mM NaCl诱导了NO3-净外排,特别是在500 mM NaCl处理下(图1a, b)。

在0 mM NaCl+0 mM Na3VO4处理下H+外排,在200、500 mM NaCl和0+150 μM Na3VO4、200+150 μM Na3VO4和500 mM NaCl+150 μM Na3VO4处理时H+内流(图1c, d)。与0 mM NaCl相比,200 mM NaCl显著诱导了H+的内流。与不添加Na3VO4的处理相比,添加150 μM Na3VO4显著诱导了所有NaCl浓度处理下的净H+内流(图1c, d)。

图1. 不同浓度NaCl和Na3VO4胁迫下盐地碱蓬根系NO3-和H+流速。正值代表H+、NO3-外排,负值代H+、NO3-吸收。

 

其他实验结果

  • 处理24h后,SsNRT2.1在根部的相对表达量随着NaCl浓度的增加而增加,添加Na3VO4会促进其表达量增加。

  • 在不同浓度NaCl处理下,根和叶中15NO3-的积累趋势与SsNRT2.1的相对表达量一致。盐分增加了根和叶中15NO3-的积累,尤其是在200 mM NaCl下。添加Na3VO4降低了根系和叶片中15NO3-的积累。

  • 无论Na3VO4怎么处理,盐度对根和地上部分的干重影响较小。添加Na3VO4会显著降低0 mM NaCl处理下根和地上部分的干重。

 

结论

200 mM NaCl增加了盐地碱蓬对NO3-的吸收,这可能是由于PM H+-ATPase增加了H+的泵入。同时,盐度对SsNRT2.1的表达有积极影响。这表明盐度可能直接激活NRT的某些基因,并通过增加PM H+-ATPase对H+的泵送来促进盐生植物盐地碱蓬的NO3-吸收(图2)。这一特性可能解释了为什么盐地碱蓬和其他盐生植物能够在盐度下吸收和积累高浓度的NO3-,即它们能够耐受高盐度,在200~300 mM NaCl下产生最高生物量。

图2. NaCl对盐地碱蓬NO3-吸收的正效应模型。

 

测试液

NO3-:0.5 mM KNO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

H+:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0981942821003788?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:10


PCP李银心:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶促盐角草保K+ 为证明其通过维持质膜和离子稳态提高植物耐盐性提供证据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫下磷脂酰丝氨酸合酶促盐角草保K+ 为证明其通过维持质膜和离子稳态提高植物耐盐性提供证据

期刊:Plant & Cell Physiology

影响因子:4.062

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability

作者:中科院植物所李银心、吕素莲、台方

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

盐角草根细胞

 

中文摘要

盐诱导的脂类改变在许多植物物种中已有报道,然而,脂类生物合成和代谢如何调控,脂类在植物耐盐性中如何发挥作用的研究却少得多。在本研究中,盐角草细胞质膜(PM)中磷脂酰丝氨酸(PS)含量明显高于拟南芥。随后从盐角草中分离到一个编码磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的基因,命名为SePSS。多重比对和系统发育分析表明,SePSS属于碱基交换型PSS,位于内质网。在400或800 mM NaCl胁迫下,SePSS在盐角草悬浮细胞中的失活导致PS含量降低,细胞存活率降低,PM去极化和K+外排增加。相比之下,SePSS的上调导致拟南芥PS和磷脂酰乙醇胺(PE)水平升高,耐盐性增强,同时转基因株系中活性氧积累比WT低,膜损伤较少,PM去极化较少,K+/Na+较高。这些结果表明,PS水平与植物耐盐性呈正相关,SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性,进而调节PM电位和通透性,维持离子稳态。本研究的工作内容为改善植物在多重胁迫下的生长提供了一个潜在的策略。

 

离子/分子流实验处理

0、400、800 mM NaCl处理2 h

 

离子/分子流实验结果

盐胁迫下,植物的PM常常会发生去极化,导致K+从细胞中渗出。为了研究SePSS在盐胁迫下调节膜电位的可能作用,分别用0、400和800 mM NaCl处理空载体(empty vector,EV)细胞和SePSS-RNAi细胞。采用非损伤微测技术(NMT)检测K+净流速,与无盐处理相比,400和800 mM NaCl处理使EV细胞K+内流减少,800 mM NaCl处理使SePSS-RNAi细胞K+由内流转为外排(图1)。这些结果表明,敲除SePSS可能会加剧NaCl诱导的PM去极化,从而导致K+从细胞中渗漏。

图1. 在不同NaCl浓度下盐角草细胞的净K+流速。正值代表K+外排,负值代表K+吸收。

 

其他实验结果

  • 盐胁迫下,PM中PS含量增加,盐角草的PS含量明显高于拟南芥。

  • SePSS编码一种位于内质网的磷脂酰丝氨酸合成酶。

  • 盐处理可诱导SePSS表达。

  • 敲除盐角草细胞中的SePSS导致耐盐性降低。

  • 过表达SePSS增加了拟南芥PM中PS和PE的表达。

  • 过表达SePSS使拟南芥的膜损伤更小,耐盐性更高。

  • 盐胁迫下转基因拟南芥根系PM去极化发生较少。

  • 盐胁迫下转基因拟南芥K+积累增加,Na+积累减少。

 

结论

本研究结果表明,组成性(constitutively)高的PS含量有利于盐角草的耐盐性。SePSS通过调节PS水平参与植物耐盐性。PS含量的增加可以维持PM的去极化和膜的通透性,从而维持PM的稳定性,进而维持盐胁迫下K+/Na+的稳态。考虑到PM的特性,本研究的工作内容可能为改善植物在多重胁迫下的生长提供一个潜在的策略。对可以与PS相互作用的蛋白质的进一步研究将增进本研究对PS在植物耐盐性中的作用的了解。此外,未来研究盐角草对盐胁迫响应的膜脂重塑模式,可为该物种其他脂类的作用及其盐适应机制提供重要的认识。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose, pH 5.7

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa141

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:13


河南农大、凉山州烟草公司:NMT发现盐胁迫下麝香草酚促烟草排Na+保K+ 为外源化合物提高烟草耐盐性的机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现盐胁迫下麝香草酚促烟草排Na+保K+ 为外源化合物提高烟草耐盐性的机制提供证据

期刊:中国烟草学报

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:外源添加麝香草酚提高烟草幼苗抵御盐胁迫机理的研究

作者:河南农业大学王静、宋佳倩,四川省凉山州烟草公司西昌市公司卢剑

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

烟草根、叶肉细胞

 

中文摘要

【目的】土壤中盐分含量过高严重影响植物生长,引起盐胁迫。为探寻可以提高烟草耐盐性的外源缓解物质,课题组前期筛选了大量化合物,选用缓解效果最优的麝香草酚进行耐盐胁迫机理的研究。【方法】以烤烟K326为材料,对烟草根尖进行根尖细胞死亡的鉴定和钠钾离子流速的测定,并结合烟草幼苗根长、活性氧含量、抗氧化酶含量等生理指标,探究麝香草酚缓解烟草幼苗盐胁迫的机理。【结果】(1)添加麝香草酚显著降低了盐胁迫对烟草幼苗根系生长的抑制。(2)麝香草酚降低了盐胁迫下植株体内H2O2和MDA的积累、缓解了盐胁迫造成的根尖细胞死亡。(3)麝香草酚缓解了盐胁迫造成的Na+吸收和K+外排。【结论】外源添加麝香草酚可以通过降低H2O2造成的氧化损伤,维持细胞内钠钾离子平衡来缓解盐胁迫对烟草幼苗的伤害。

 

离子/分子流实验处理

①正常的MS培养基为对照(CK)
②MS培养基+150 mmol/L NaCl(S)处理12 h
③MS培养基+50 μmol/L 麝香草酚(T)处理12 h
④MS培养基+150 mmol/L NaCl+50 μmol/L 麝香草酚(ST)处理12 h

 

离子/分子流实验结果

细胞内钠钾平衡对植物的耐盐性起关键作用。如图1所示,处理12 h后,在霍格兰营养液培养条件下,烟草根系表现为Na+吸收,S处理Na+吸收净流速显著增加,而ST 处理与T 处理的Na+流速均表现为外排,且ST处理的Na+外排净流速显著大于T处理,表明麝香草酚能够促进Na+外排,缓解盐胁迫造成的Na+内流。对同一烟株叶片中Na+流速的检测发现,正常霍格兰营养液培养条件下表现为Na+吸收,其他三个处理均表现为外排,且ST处理Na+的外排显著低于S 处理。这可能是由于单独盐胁迫处理根系Na+吸收增多,运输到地上部后排出,故盐胁迫下地上部Na+外排增加,而盐胁迫与麝香草酚处理地上部Na+外排量较小。

图1. 外源添加麝香草酚对盐胁迫下烟草Na+流速的影响。正值代表Na+外排,负值代表Na+吸收。

由图2可知,CK处理与T处理的烟草根系K+流速均为轻度外排,ST处理的K+外排净速率明显低于S处理;叶片中CK处理与T处理的K+为吸收,盐胁迫处理以及盐胁迫与麝香草酚混合处理后的K+为外排,且盐胁迫处理的K+外排净流速明显高于盐胁迫与麝香草酚混合处理,表明麝香草酚的添加缓解了盐胁迫造成的K+流失。

图2 外源添加麝香草酚对盐胁迫下烟草K+流速的影响。正值代表K+外排,负值代表K+吸收。

其他实验结果

  • 添加麝香草酚缓解了盐胁迫对幼苗根系的生长抑制。

  • 添加麝香草酚缓解了盐胁迫造成的H2O2积累和膜脂过氧化损伤。

  • 盐胁迫导致了根尖细胞死亡加剧;而添加麝香草酚明显缓解了盐胁迫诱导的细胞死亡的现象;单独麝香草酚处理对根尖细胞死亡无显著影响。

结论

盐胁迫容易导致烟草幼苗根系大量活性氧累积,并诱发根尖细胞死亡。麝香草酚能够通过提升烟草幼苗的抗氧化能力,缓解盐胁迫引发的根长抑制和细胞死亡效应;另一方面麝香草酚可以降低盐胁迫造成的Na+吸收和K+外排,从而维持细胞内钠钾平衡,对植株的耐盐性具有积极的作用。

测试液

0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

原文链接:

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=cjfq&dbname=CJFDLAST2021&filename=ZGYB202102011

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-12 09:43


山农:NMT发现盐胁迫下过表达VviHKT1;7促葡萄根排Na+保K+ 为其可提高植物耐盐能力提供证据

本信息

主题:NMT发现盐胁迫下过表达VviHKT1;7促葡萄根排Na+保K为其可提高植物耐盐能力提供证据

期刊:中国农业科学

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:葡萄钾离子转运基因VviHKT1;7在盐胁迫下的功能鉴定

作者:山东农业大学杜远鹏、刘闯

检测离子/分子指标
Na+、K+
检测样品

葡萄根,距根尖600 μm根表上的点

 

中文摘要

【目的】探讨VviHKT1;7在葡萄抗盐机制中的作用,为后续培育抗盐品种提供理论参考。【方法】利用DANMAN和MEGA软件对葡萄HKT进行生物学信息分析。以抗盐性较强的砧木SA15和SA17以及生产上常用砧木1103P组培苗为材料,用100 mmol·L-1 NaCl分别处理0、3、6、12、24和48 h,以清水处理相应时间为对照,荧光定量PCR(qRT-PCR)检测HKT1在葡萄根部的相对表达量;以SA17的cDNA为模板克隆基因,连接表达载体pRI101-AN-GFP,利用农杆菌侵染法侵染拟南芥花序,在抗性MS板上筛选直到获得T3纯合株系;将野生型与转基因拟南芥种子播种于MS板和含有150 mmol·L-1 NaCl的MS板上,观察其发芽和生长情况并统计根长及鲜重;利用发根农杆菌技术获得SA17 转基因葡萄根系,100 mmol·L-1 NaCl处理24 h后,利用基于非损伤微测技术(NMT)活体生理检测仪检测野生型和转基因葡萄根系Na+的净流速以及盐胁迫下K+瞬时流速。【结果】多序列比对和系统进化树分析表明,葡萄HKT之间同源性较高,其中VviHKT1;7开放阅读框序列长度为1380bp,与VviHKT1;6的亲缘关系最近。盐胁迫显著诱导了葡萄HKT1在3个品种中的表达,其中VviHKT1;7的相对表达量上调较高,长时间胁迫后表达量仍有上升趋势,胁迫6或12 h时表达量达到峰值,且在耐盐性强的SA17、SA15中表达量明显高于1103P。拟南芥的发芽与生长结果表明,正常情况下野生型和转基因拟南芥的发芽和生长情况无显著差异,但盐胁迫下转基因拟南芥的发芽率、根长、鲜重明显高于野生型。荧光检测结果表明,转基因葡萄根系在荧光下可以明显看到绿色荧光,而野生型根系检测不到荧光;进一步qRT-PCR检测结果表明,转基因葡萄根系中VviHKT1;7的表达量是野生型根系的20多倍。离子流速检测结果表明,正常情况下野生型和转基因根系Na+净流速显示出外排,各个时间段的波动幅度较小且无显著差异,平均净流速分别为208和205 pmol·cm-2·s-1;盐胁迫后,两者Na+净流速明显增大,各个时间段的波动幅度增大,平均净流速分别为1053和1340pmol·cm-2·s-1。正常情况下两种根系K+吸收与外排处于动态平衡状态,盐胁迫显著诱导K+外排,转基因根系的外排速率明显小于野生型,分别为406和952 pmol·cm-2·s-1,表明转基因植株根系的Na+外排、K+保持能力明显大于野生型。【结论】VviHKT1;7在葡萄响应盐胁迫中发挥着重要作用,过表达该基因可以提高拟南芥和葡萄根系在盐胁迫下的适应能力。

 

离子/分子流实验处理方法

①0、100 mmol·L-1 NaCl 胁迫24 h(测Na+

②100 mmol·L-1 NaCl实时处理(测K+

 

离子/分子流实验结果

 

正常情况下,野生型和转基因葡萄根系Na+外排较低,约200 pmol·cm-2·s-1;100mmol·L-1 NaCl处理24 h后,Na+外排的净流速明显增大,转基因根系外排能力明显大于野生型(图1B)。如图1C所示,在15 min测量过程中,正常条件下根系Na+平均净流速无明显差异,盐胁迫后转基因根系平均净流速明显高于野生型,进一步说明转基因根系可以更有效地调控Na+外排。

图1. Na+净流速的检测。正值代表Na+外排。
如图2所示,在加入NaCl 前,野生型和转基因根系K+流呈现吸收与外排的动态平衡中,且流速相对比较平稳。当施加100 mmol·L-1 NaCl后,迅速增加了葡萄根系K+的外排,但转基因根系的增加幅度明显小于野生型。

图2. 野生型和转基因葡萄根系的K+净流速的检测。正值代表K+外排。

 

其他实验结果

  • 对葡萄HKT家族蛋白序列进行比对发现,6个葡萄HKT蛋白相似度为60.25%,并且都含有HKT蛋白家族特有的结构功能域TrkH。
  • 将葡萄HKT蛋白序列与其他物种蛋白序列构建系统进化树,发现VviHKT1;7、VviHKT1;6和VviHKT1;8的亲缘关系较近;VviHKT1;1和VviHKT1;3亲缘关系最近;而VviHKT1;2则与大豆中的GmHKT1亲缘关系最近。
  • NaCl胁迫下所有HKT在SA17、SA15、1103P根系中的表达量升高。胁迫12 h后,VviHKT1;1VviHKT1;2VviHKT1;3VviHKT1;6VviHKT1;8的表达量普遍下降,而VviHKT1;7的表达量呈现下降后上升的趋势。
  • TaWRKY70增加了酵母的Cd富集能力。
  • Western blot分析表明,TaWRKY70在只转基因植株中表达;在Cd处理下,WT株系的发芽率、初生根长、生物量小于TaWRKY70转基因植株;这些结果表明,TaWRKY70参与了拟南芥对Cd胁迫的响应,增强了拟南芥对Cd的耐受性。
  • 盐胁迫抑制了种子的发芽,且对野生型种子抑制更明显。
  • 转基因拟南芥在盐胁迫下的生长状况明显好于野生型。
  • 转基因根系目的基因的表达量显著高于野生型。

 

结论

 盐胁迫显著诱导葡萄HKT家族成员表达量上调,其中VviHKT1;7上调最显著;异源过表达VviHKT1;7可以提高拟南芥在盐胁迫下的适应能力,同源过表达该基因可以提高葡萄根系在盐胁迫下的Na+排出和K+保持能力。

 

测试液

0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

http://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7104648808

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:20


EES南农沈文飚:NMT发现用富氢水促植物在盐、重金属胁迫下重建离子稳态 为富氢水提高植物非生物胁迫耐性提供证据

本信息

主题:NMT发现用富氢水促植物在盐、重金属胁迫下重建离子稳态 为富氢水提高植物非生物胁迫耐性提供证据

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:6.291

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hydrogen-rich water prepared by ammonia borane can enhance rapeseed (Brassica napus L.)seedlings tolerance against salinity, drought or cadmium

作者:南京农业大学沈文飚、Gan Zhao

检测离子/分子指标
Cd2+、Na+、H+、K+
检测样品

欧洲油菜根(距根尖500 μm根表上的点)

 

中文摘要

氢农业最近被认为是低碳社会的一种新兴和有前景的方法。由于传统的电解法生产的富氢水(HRW)中氢气(H2)的保留时间较短,限制了它的应用,寻求一种更合适的方法来生产并在HRW中长时间保持H2水平,仍然是科学界的一个挑战。为了解决上述问题,本研究认为用氨硼烷(NH3⋅BH3)制备的HRW中的H2可以满足上述要求。以世界上最重要的植物油生产作物—油菜幼苗为材料,进一步评价了NH3·BH3制备的HRW的生物学效应。在本试验条件下,2 mg/L的NH3·BH3制备的HRW可使水培3天幼苗对150 mM氯化钠(NaCl)、20%聚乙二醇(PEG;w/v)和100 μM CdCl2胁迫的耐受性增强,并可增强上述胁迫下内源一氧化氮(NO)的积累。通过减少细胞死亡和重建氧化还原平衡,证实了对幼苗生长迟缓的缓解。相应地观察到离子稳态重建、脯氨酸含量增加和Cd积累减少。以上反应对其清除剂cPTIO(100 μM)去除内源NO较为敏感,反映了NH3·BH3制备的HRW对NO在植物生理调控中发挥作用的需求。施加1 mM的钨酸盐,一种硝酸还原酶(NR;一种重要的NO合成酶)的抑制剂,显示出类似的表型阻断反应,表明NR可能是参与上述H2作用的NO的主要来源。这些结果表明,由NH3⋅BH3制备的HRW可以提高油菜籽幼苗对非生物胁迫的耐受性,从而为H2在农业生产中的应用打开了一扇新的窗口。

 

离子/分子流实验处理方法

①对照、2 mg L-1 NH3·BH3、2 mg L-1 NH3·BH3+100 μM cPTIO在150 mM NaCl下处理3天

②100 μM CdCl2、100 μM CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3、100 μM CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3+100 μM cPTIO处理3天

 

离子/分子流实验结果

 

为了探究盐胁迫条件下,NH3·BH3制备的HRW对油菜幼苗的影响,在NaCl、2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW或2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO(NO清除剂)处理3天后,研究使用非损伤微测技术(NMT)检测了油菜幼苗根部Na+、H+和K+稳态流速。在无NaCl胁迫条件下(白色背景),所有处理的净Na+、H+和K+流速均无显著变化。然而,在NaCl胁迫条件下(绿色背景),NH3·BH3处理的幼苗根系检测到增强的Na+外排和H+内流,以及较低水平的净K+外排,并且这些趋势被cPTIO处理抑制(图1)。

图1.NaCl、2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW或2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO处理3天后对油菜幼苗根部Na+、H+和K+稳态流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

此外,为了探究重金属胁迫条件下,NH3·BH3制备的HRW对油菜幼苗的影响,在CdCl2、CdCl2+2 mg L-1NH3·BH3制备的HRW或CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO对油菜幼苗根部Cd2+处理3天后,研究使用NMT检测了油菜幼苗根部Cd2+稳态流速。结果表明,在CdCl2胁迫条件下,NH3·BH3处理导致根系Cd2+内流减弱,然而cPTIO阻止了该过程(图2)。

图2.CdCl2、CdCl2+2 mg L-1NH3·BH3制备的HRW或CdCl2+2 mg L-1 NH3·BH3制备的HRW+100 μM cPTIO 处理3天后对油菜幼苗根部Cd2+稳态流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 1 mg L-1 NH3·BH3产生的HRW的H2含量直到48小时才慢慢消失,而2 mg L-1和5 mg L-1 NH3·BH3溶液中H2含量稳定地保持较高水平,直到72小时。此外,NH3·BH3的添加略微提高了溶液pH值。
  • 1 mg L-1和2 mg L-1 NH3·BH3不同程度地缓解了盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫引起的幼苗生长抑制。综上,后续以1 mg L-1 NH3·BH3开展后续实验。
  • 使用NO特异性荧光探针DAF-FMDA检测根组织中内源性NO水平的响应。NH3·BH3增强了由NaCl、PEG或Cd胁迫诱导的NO积累;同时,NO清除剂cPTIO抑制了NH3·BH3对幼苗生长的缓解作用。此外,在胁迫下,NH3·BH3增强的NR活性伴随着NO产生的增加,但对钨酸盐(NR的抑制剂)敏感。同时,钨酸盐抑制了NH3·BH3对幼苗生长的缓解作用,这些结果暗示着NO可能是NH3·BH3缓解幼苗生长抑制作用的关键信号。
  • 为了进一步证明NO的作用,研究使用碘化丙啶(PI)荧光方法检测根组织中的细胞死亡。结果表明,NaCl、PEG或Cd胁迫可明显诱导油菜幼苗根部细胞死亡,NH3·BH3缓解了胁迫引发的细胞死亡程度,而同时添加cPTIO可以消除这种现象。
  • 受胁迫的幼苗根部H2O2和O2含量均显著增加,而NH3·BH3缓解了植株的氧化胁迫,然而外源添加cPTIO清除了该现象。同时,抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等代表性抗氧化酶的证据表明,NH3·BH3产生的HRW可增强或减缓应激诱导或抑制的抗氧化酶活性,并通过添加外源cPTIO进一步抑制该现象。
  • NaCl胁迫处理后,油菜幼苗根部Na含量增加,K含量降低,因此Na/K比率增加。NH3·BH3处理后,幼苗Na含量降低和K含量增加,从而Na/K比率降低。这种缓解趋势可以被外源 cPTIO添加抑制。此外,研究还分析了Na+ 转运蛋白(BnSOS1BnNHX1)和K+转运蛋白(BnKT1)的表达水平,NaCl诱导的BnSOS1BnNHX1BnKT1表达水平被NH3·BH3增强,但被 cPTIO削弱。
  • PEG胁迫处理后,油菜幼苗脯氨酸含量显著增加,NH3·BH3处理增强了这一过程,但被cPTIO处理逆转。Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性的变化也支持了这一结果。
  • Cd胁迫条件下,NH3·BH3处理显著降低了油菜根部Cd的积累,而cPTIO可以逆转这种现象。

 

结论

      研究提出由NH3·BH3产生的HRW可能在农业生产中具有巨大前景,尤其是在非生物胁迫条件下。NH3·BH3制备的HRW中的H2比传统电解生产的HRW保持更长的时间。并且在NaCl、干旱和Cd胁迫条件下的油菜幼苗中,使用一次NH3·BH3的缓解效果与每24 h更换一次50% HRW的效果类似。进一步的结果强调了NO在NH3·BH3控制植物应对以上胁迫耐受性的核心作用。相关机制包括减少细胞死亡、重建氧化还原和离子稳态、增加脯氨酸含量以及减少Cd吸收和积累。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0
0.1 mM CdCl2, 0.1 mM CaCl2, pH6.0

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321007521?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:23


EEB南农郭振飞组:NMT发现盐胁迫下PvHAK16促根系吸Na排K致Na/K比↑ 为PvHAK16负调控植物耐盐提供直接证据

本信息

主题:NMT发现盐胁迫下PvHAK16促根系吸Na排K致Na/K比↑ 为PvHAK16负调控植物耐盐提供直接证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:A novel salt responsive PvHAK16 negatively regulates salt tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学施海帆、郭振飞、Mengtong Dai、Risheng Huang

检测离子/分子指标
Na+、K+
检测样品

拟南芥,根伸长区(距根尖600-800 μm)

 

中文摘要

HAK/KUP/KT转运体在植物应对盐胁迫时维持K+和Na+稳态中发挥重要作用。本研究从盐生植物海雀稗(Paspalum vaginatum O. Swartz)中鉴定了一个盐诱导的PvHAK16。PvHAK16定位于质膜上,在叶片中高表达,而在根中不表达。与野生型相比,过表达PvHAK16降低了拟南芥种子的发芽率、地上部重量、Fv/Fm和存活率,但增加了盐胁迫后的离子渗漏。盐胁迫后转基因株系中Na+水平升高,K+水平降低,导致Na+/K+比值升高,这是转基因植株Na+净内流和K+净外流共同作用的结果。结果表明,PvHAK16可使盐胁迫下的Na+吸收和K+外排,从而负调节植物耐盐性。此外,PvHAK16的表达改变了转基因植株离子稳态相关基因K+-Uptake Permease 7 (KUP7), Potassium Transport2/3 (AKT2), Salt Overly Sensitive 1 (SOS1)和Gated Outwardly-Rectifying K+ Channel (GORK)的转录水平,这些基因的转录水平与Na+/K+比值的增加有关。转基因植株通过降低SOD活性和脯氨酸积累,降低胁迫响应基因的转录水平,促进氧化损伤。

 

离子/分子流实验处理方法

75 mM NaCl处理16 h

 

离子/分子流实验结果

 

为了进一步研究盐胁迫条件下过表达PvHAK16对拟南芥根系中Na+/K+稳态的影响,研究用非损伤微测技术NMT)检测了拟南芥根部Na+/K+净流速。正常条件下,WT和转基因株系的Na+和K+的内流和外排速率均较低且相似。盐胁迫条件下,在WT和转基因株系中,Na+和K+均表现出较高的外排速率,此外,转基因株系的Na+外排速率低于WT,K+外排速率高于WT。这些结果表明,过表达PvHAK16促进了Na+吸收和K+外排,然而降低了K+吸收和Na+外排,导致转基因植株的Na+/K+比高于野生型植株(图1)。

图1. 过表达PvHAK16对15日龄拟南芥幼苗根尖伸长区Na+和K+的净流速的影响。(a, b)对照组、(c, d)盐处理组。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 本研究克隆了PvHAK16的一个2451bp的开放阅读框(ORF)。它编码一个包含816个氨基酸的肽段,有11个跨膜区。
  • PvHAK16蛋白的亚细胞定位及其表达模式分析表明PvHAK16定位于质膜。本研究分析了PvHAK16的组织特异性表达,其中叶片的转录水平最高,茎、匍匐茎和根的转录水平较低;盐胁迫2 h后,根系PvHAK16转录水平提高,而24 h后转录水平下降;盐胁迫6 h后叶片中PvHAK16转录水平提高,并且在48 h内保持在高水平。
  • 过表达PvHAK16的转基因植物的耐盐性分析表明在3个纯合子的野生型细胞系(OE57、OE73和OE99)中检测到PvHAK16转录本;在对照和盐胁迫条件下,WT与转基因株系的根长均无显著差异;盐胁迫抑制了地上部分的生长,转基因株系的地上部分鲜低于WT;转基因和不含NaCl的1/2 MS培养基上的种子萌发率相当;盐胁迫导致WT和转基因株系的种子萌发率均下降,且转基因株系种子萌发率均低于WT。
  • PvHAK16影响K+/Na+稳态。50 mM NaCl处理后,根部和地上部分Na+浓度显著升高,K+浓度降低,转基因株系中Na+水平较高,而K+水平低于WT;随着Na+和K+浓度的改变,转基因株系植株根和地上部分的Na+/K+比值均高于野生型。
  • 涉及离子稳态和应激反应相关基因的转录本分析表明:盐处理后在转基因株系中KAT2转录水平被诱导,但在WT中没有改变;此外,盐处理诱导了KUP7AKT2GORK的转录水平,但与WT相比,转基因株系中KUP7AKT2转录水平较低,GORK转录水平较高;盐处理后WT诱导SOS1转录水平提高,但在转基因株系中没有显著改变;盐胁迫后,所有植株的RD29AKIN2P5CS1转录水平被显著诱导,但转基因植株的转录水平低于WT。
  • 活性氧(ROS)、抗氧化酶活性和脯氨酸含量分析:NBT和DAB染色结果显示,盐胁迫导致O2.-和过氧化氢的积累,但WT的积累水平低于转基因株系;在对照条件下,WT与转基因植株的SOD活性无差异;经盐胁迫处理后,所有植株的SOD活性均有所增加,但转基因植株的活性低于野生型;与野生型相比,所有植株的脯氨酸浓度均显著增加,而转基因株系的脯氨酸浓度均低于WT;在盐胁迫下,PvHAK16的表达导致转基因植株中SOD活性和脯氨酸浓度降低,ROS积累增加。

 

结论

     综上所述,新型盐响应型PvHAK16负调控植物耐盐性,盐胁迫条件下它调控Na+内流和K+外排,导致Na+/K+比率增加。此外,PvHAK16的过表达导致KUP7AKT2GORKSOS1以及应激反应基因的转录水平的改变,并通过SOD活性和脯氨酸积累的降低而促进ROS的积累。PvHAK16在作物中的同源基因被认为是提高作物耐盐性的潜在靶基因。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5 mM NaCl, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221003191?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:26


EEB海大江行玉组:NMT发现碱胁迫下cbl10突变体吸H+↓ 为证明CBL10通过促叶片泌H负调节H泵活性适应碱胁迫提供证据

本信息

主题:NMT发现碱胁迫下cbl10突变体吸H+↓ 为证明CBL10通过促叶片泌H负调节H泵活性适应碱胁迫提供证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The calcium sensor CBL10 negatively regulates plasma membrane H+-ATPase activity and alkaline stress response in Arabidopsis

作者:广东海洋大学、海南大学江行玉,海南大学周扬、谢青、杨莹

检测离子/分子指标
H+
检测样品

拟南芥叶片

 

中文摘要

质膜(PM)H+-ATPase(AHA)为植物细胞内一些重要的生理生化过程提供能量,在植物生长发育中起关键作用。本研究发现拟南芥cbl10突变体在盐胁迫下的生长和PM H+-ATPase活性均低于野生型植株(WT),推测钙调磷酸酶B类似蛋白(calcineurin B-like protein 10, CBL10)可能参与AHA的调控。相反,当暴露在外部较高的pH值胁迫下时,cbl10的生长比WT好,而表达CBL10基因的cbl10植物在外部高pH值下的生长与WT相似。在碱性条件下,cbl10突变体的质子内流速率比WT低,cbl10突变体生长的平板区域pH低于WT平板低。酵母双杂交和BiFC实验表明,CBL10与AtAHA4或AtAHA11的C端结合,使得共表达CBL10和AHA4/AHA11的酵母细胞的生长比单个AHA4AHA11的转基因细胞差。这说明CBL10通过直接与AtAHA4或AtAHA11相互作用而负调控PM H+-ATPase活性,降低了拟南芥适应碱性环境的能力。总的来说,这项研究表明,CBL10可能作为一个相互连接的调节器,协调植物对盐碱胁迫的反应。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH为8.1的MS培养基上生长12 h

 

离子/分子流实验结果

为了验证cbl10突变体是否可以通过排出更多的质子来适应碱性环境,研究用非损伤微测技术(NMT)检测了cbl10突变体和野生型植物叶片的质子流速(图1)。测试液的酸化导致碱性培养基中植物的叶细胞有显著的质子吸收。cbl10突变体的质子内流速率显著低于野生型植株,表明在碱性胁迫下,cbl10突变体的H+跨质膜的速度可能快于野生型植株。

图1.碱胁迫下野生型和cb110拟南芥幼苗叶片H+的净流速。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 盐胁迫条件下CBL10正向调控拟南芥质膜H+-ATPase活性。为了证实盐胁迫下的质子泵活性,本研究从cbl10突变体和WT中纯化了质膜囊泡,并测定了盐胁迫下质膜H+-ATP酶的活性,cbl10突变植株的H+-ATPase活性显著低于野生型植株,表明CBL10可能通过增加质膜H+-ATPase的质子泵能力来间接调节质膜Na+/H+逆向转运蛋白的活性,并直接响应CIPK24/CIPK8介导质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1的作用。

  • cbl10突变植株对外界高pH条件具有耐受性。萌发试验结果表明,WT在pH为5.8的MS培养基上与cbl10突变生长相似,但在pH为7.7或pH为8.1的MS培养基上,WT幼苗生长较cbl10萌发后生长较慢;在正常条件下,野生型和cbl10突变植株的生长参数(根长和生物量)均无差异,然而在碱性平板上生长16天后,cbl10突变体的生长优于WT;cbl10突变植株表型的改变可能是由于CBL10缺失所致,与预期一致,在pH为7.7的培养基中,互补株系的表型几乎恢复到野生型水平;这些结果表明,CBL10负调控了拟南芥对外部高pH环境的响应。

  • cbl10突变植株在碱性环境下质子泵能力增强。可视化结果表明,与WT相比,cbl10突变体排出了更多H+到细胞外空间,导致了生长介质酸化;CBL10的表达可能损伤了质膜H+-ATPase介导的H+外排,即CBL10可能在碱性环境下负调控质膜H+-ATPase活性。

  • CBL10与质膜H+-ATPase之间的相互作用。酵母双杂交实验表明,共表达CBL10和cAHA4cAHA11的酵母细胞可以在选定的培养基中生长;利用BiFC技术在共转基因原生质体中检测CBL10-cAHA4和CBL10-cAHA11复合物的荧光信号;这些结果表明,在植物细胞中CBL10可以直接与AHA4或AHA11相互作用。

  • 在酵母中重组CBL10对AHA4AHA11的调控。与pMP1745-AHA4/AHA11和空载pMP1645在富葡萄糖培养基中转化的培养基相比,CBL10和AHA4/11共表达导致转基因酵母细胞的生长减弱。综上所述,CBL10通过与C端直接相互作用,负调控质膜H+-ATPase的功能。

 

结论

本研究结果表明,CBL10在盐碱胁迫胁迫下参与了两条途径。然而,CBL10功能在这两种调节模式之间的切换仍有待进一步研究。

 

测试液

0.1mM CaCl2, 0.1mM KCl, 0.5 mM MES, pH 6.0

 

NMT试验标准化方案

盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221003828?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:30


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

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

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:35


ACS Nano江苏师大甘薯团队:NMT为生物质衍生碳点的Ca2+动员特性能提高植物环境胁迫适应性提供关键证据

基本信息

主题:NMT为生物质衍生碳点的Ca2+动员特性能提高植物环境胁迫适应性提供关键证据

期刊:ACS Nano

影响因子:15.88

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The Calcium-Mobilizing Properties of Salvia miltiorrhiza-derived Carbon Dots Confer Enhanced Environmental Adaptability in Plants

作者:江苏师范大学孙健、李艳娟、潘志远,徐州农业科学研究所唐忠厚,华南农业大学雷炳富,农业农村部环境保护科研监测所王瑞刚

 

检测离子/分子指标

Ca2+、K+、Na+

 

检测样品

甘薯根(距根尖1.5mm、2mm、3mm、10mm、30mm)

拟南芥根(距离根尖1mm、2mm)

 

中文摘要

生物质衍生碳点(CDs)是一种很有前景的农业纳米工具,可以作为活性氧(ROS)的清除剂,缓解植物在恶劣环境下的氧化应激。尽管如此,植物需要ROS爆发来充分激活Ca2+调节的防御信号通路。CDs在没有ROS的情况下提高植物环境适应性的根本机制在很大程度上是未知的。本研究中,以丹参作为碳源合成的CDs在植物根系中引发了非ROS依赖的Ca2+动员。机理研究认为这种功能主要是由于CDs上的羟基和羧基造成的。CDs触发的Ca2+动员依赖于环状核苷酸和环状核苷酸门控离子通道的产生。凝集素受体激酶被证实是这种Ca2+动员所必需的。CDs水培应用促进了盐分和营养缺乏条件下的Ca2+信号传导和植物环境适应性。所有这些发现都表明CDs具有Ca2+动员特性,因此可以作为同时的Ca2+信号放大器和ROS清除剂用于作物改良。

 

离子/分子流实验处理方法

1.5mg/mL CDs瞬时处理

CDs、SWE处理30分钟

0/1.5mg/mLCDs+ 50/100/150mM NaCl

0/1.5mg/mL CDs+缺K+(低K+胁迫)预处理20-30分钟

0/1.5mg/mLCDs+Fe2+-EDTA(低Fe胁迫)预处理20-30分钟

1mM 四氧嘧啶/20 μM LY83583预处理1小时,1.5mg/mLCDs处理30分钟

CDs+苯甲酸酐(BA)/2-溴-1-苯乙醇(BrPE)/苯肼(PH)处理20分钟

CDs-10%SAB、CDs-30%SAB处理30分钟

CDs/100μM阿米洛利/10mM EGTA/100μM GdCl3+NaCl处理6 h

 

离子/分子流实验结果

为了探究生物质衍生碳点(CDs)是否会影响Ca2+转运,研究用非损伤微测技术(NMT)检测了甘薯根部Ca2+流速动力学。结果表明,CDs处理30 min后导致甘薯根中Ca2+内流速率逐渐增加。与对照相比,CDs处理(30-60 min)显著提高Ca2+平均内流速率和峰值(图1)。这些结果表明,所制备的CDs具备Ca2+动员能力。

图1. 丹参衍生的CDs对甘薯根部伸长区Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

然而,碳前体(丹参)的水提取物(60°C,持续6h)并未在甘薯根中诱导任何Ca2+响应(图2),这表明CDs在植物中的Ca2+动员作用与其纳米尺寸特征有关。类似地,在其他植物物种的根中观察到CDs引发的Ca2+内流,包括三种双子叶植物(拟南芥、烟草和饭豆)和三种单子叶植物(水稻、小麦和玉米)(图3)。这些结果表明,所制备的CDs的Ca2+动员功能与植物种类无关。

图2. 丹参粉水提液(SWE)不能诱导甘薯根系Ca2+内流。

图3. CDs在拟南芥、烟草、饭豆、水稻、玉米和小麦的根中引发Ca2+的内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

前期研究表明,苯甲酸酐(BA)、2-溴-1-苯乙醇(BrPE)和苯肼(PH)作为高特异性失活剂,在温和的反应条件下,能选择性地灭活CDs表面的C-OH、COOH和C=O。结果表明,在CDs-BA和CDs-BrPE处理的甘薯根部,CDs触发的Ca2+内流被显著阻断;CDS-PH对CDs诱导的Ca2+内流的抑制作用均显著弱于CDs-BA和CDs-BrPE(图4和图5)。

图4. CDs和CD衍生物处理30 min对甘薯根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

图5. CDs诱导拟南芥根系Ca2+内流需要CDs表面的羟基和羧基。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

由于CDs上的官能团主要来源于碳前体,因此选择不同酚羟基和羧基含量的生物质前体对合成CDs的Ca2+动员功能具有重要意义。为了进行假设检验,比较了两种不同丹酚酸B(SAB)含量的丹参粉合成的CDs对Ca2+的诱导活性,即10%(本研究)和3%(前期研究),结果表明,本研究所用的CDs在甘薯根系中表现出比先前合成的CDs更高的Ca2+内流诱导活性(图6)。

图6. CDs的Ca2+内流诱导活性与丹参前体中SAB含量有关。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

尽管植物基因组不编码动物体内的Ca2+选择性渗透离子通道亚基,但几种类型的Ca2+渗透阳离子通道促进了植物细胞PM中的Ca2+内流,如CNGCs、离子型谷氨酸受体、机械敏感性样通道和膜联蛋白。本研究鉴定了参与CDs触发植物根系Ca2+动员的Ca2+渗透阳离子通道的具体类型。在CDs处理的甘薯根系中发现K+内流增强(图7),表明CDs激活阳离子通道的非选择性特征。鉴于植物CNGCs是超极化激活的非选择性阳离子通道,它们最有可能促进CDs诱导的Ca2+动员。

图7. CDs会触发甘薯根部的K+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

四氧嘧啶和6-苯胺-5,8-喹诺二酮(LY83583)分别是腺苷环化酶(AC)和鸟苷环化酶(GC)的两种特异性抑制剂。结果表明,四氧嘧啶和LY83583处理后,CDs触发的Ca2+内流速率显著降低(图8)。这些结果表明,cAMP和cGMP的产生是CDs触发的Ca2+动员所必需的,而CNGCs可能被cNMP激活。

图8. CDs和四氧嘧啶(alloxan)/LY83583处理30 min对甘薯根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

研究进一步对拟南芥的几个CNGCs突变体进行了Ca2+响应检测,以确定 CNGCs是否有助于CDs触发的Ca2+动员,并确定CNGCs的相关分子特性。CDs处理20min后,与野生型(Col-0)相比,dnd1(CNGC2功能突变体缺失)和cngc20(CNGC20功能突变体缺失)拟南芥根部Ca2+内流速率显著降低。在这两个突变体中,CDs触发的Ca2+平均内流速率和峰值分别降低了53%至92%和53%至86%。此外,与Col-0植株相比,lore(LORE功能缺失突变体)植株根部CDs诱导的Ca2+内流速率显著降低(图9)。这些发现进一步证明了CDs上的C-OH和COOH官能团是激活LORE介导的CDs感知和随后的Ca2+动员的分子决定因素。

图9. CDs处理20 min对7日龄拟南芥幼苗根部Ca2+流速动力学的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGC2和CNGC20分别与CNGC4和CNGC19以异四聚体形式促进Ca2+的内流。因此,在cngc4-5(CNGC4功能缺失突变体)和cngc19突变体(CNGC19功能缺失突变体)的根部也检测了CDs引起的Ca2+内流。这两个突变体在CDs处理后表现出Ca2+动员受抑制(平均Ca2+内流率减少41%至44%)(图10)。这些结果提示CDs刺激植物根系产生cAMP和cGMP,超极化MP作用下配体激活了CNGC2/CNGC4和CNGC19/CNGC20异构体。然而,其他CNGCs或其他Ca2+渗透阳离子通道也可能参与这一过程。

图10. CNGC4和CNGC19在调节CDs诱导的拟南芥根Ca2+内流中起重要作用。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGCs通常被病原体感染和细胞表面模式识别受体(PRRs)激活,这些受体需要感知与病原体相关的“非自我”分子。因此,某些PRRs可能在PM处感知CDs,从而激活CNGCs。油菜素内酯不敏感1相关受体激酶1(BAK1,细胞膜局部受体激酶)和胰蛋白酶诱导激酶1 (BIK1,受体样胞质激酶)是两种受体激酶,在病原体胁迫下磷酸化CNGC2/4和CNGC19/20,以诱导Ca2+内流。本文研究了BAK1和BIK1是否参与CDs介导的拟南芥Ca2+动员。与野生型相比,bak1(BAK1功能缺失突变体)和bik1(BIK1功能缺失突变体)在CDs刺激下均未表现出根系Ca2+内流的受损(图11)。这一结果表明,在CDs刺激的根系中,不需要BAK1和BIK1来激活CNGC。此外,还比较了野生型和其他PRRs突变体(DORN1和CERK1)以及具有GC或AC活性的受体激酶(LRRAC1、PSKR1和WAKL10)对Ca2+在根中的诱导作用。然而,这些受体激酶突变体均未表现出CDs刺激后Ca2+内流受抑制(图11)。

图11.CDs在拟南芥各种受体激酶突变体的根中引发Ca2+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGCs在植物的生长、发育、胁迫感知和信号转导中起着重要作用。鉴于CDs激活植物CNGCs,这些NPs还可能通过增强CNGC介导的Ca2+信号而不需要ROS来改善植物的环境适应性。这一假说在盐胁迫下的甘薯植株中得到了验证,这是一种典型的环境胁迫,在这种环境胁迫下,植株利用“ROS-Ca2+枢纽”进行生存。结果显示,CDs在根尖(伸长区)Ca2+内流增加(图12a-c)。盐胁迫40 min后,ROS的产生也明显减少(图12a-d),说明CDs增强了Ca2+信号,而没有盐胁迫下ROS的爆发。相应地,盐诱导的根尖Na+外排,反映了Na+/H+逆向转运跨PM的活性,在CDs存在下增强了约3.6倍(图13a,b)。在阿米洛利(Na+/H+逆向转运抑制剂)、EGTA(细胞外Ca2+螯合剂)和CdCl3(PM Ca2+通道抑制剂)的存在下,这种CDs增强的根尖Na+外排作用被显著抑制(图13c)。这一发现表明Ca2+信号参与了CDs增强Na+/H+逆向转运活性的调节。CDs也显著增强了野生型拟南芥幼苗盐渍化根中的Na+外排,但在dnd1突变体中没有观察到这种作用(图14)。这一结果证实了CNGC2参与了CDs刺激的SOS信号通路。

图12. 在盐分或养分缺乏条件下,CDs增强了甘薯根系Ca2+内流。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CDs未能刺激甘薯植株成熟根区的Na+外流(图13a, b)。这种现象可能归因于CDs对该根区Na+吸收的抑制作用(图15a, b)。cGMP可以抑制拟南芥根原生质体对Na+的吸收。CDs增加了cGMP水平并显著激活CNGC2,这是一种非选择性阳离子通道,可透过Ca2+和K+,但不能透过Na+。结果表明,植物根系PM中Na+的选择性降低,从而限制了外部Na+的吸收。

图13. CDs增强盐胁迫条件下甘薯根伸长区Na+的外排活性。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

CNGC2对K+具有透过性,并且Ca2+信号传导参与了在有限K+条件下介导K+吸收。因此,本研究结果支持了CDs可能通过激活CNGCs提高植物K+利用效率的可能性。下一步实验确定CDs加速甘薯根系对K+的吸收(图16a, b)。在缺铁早期,CDs对根系Ca2+动员也有类似的促进作用(图12i-1)。

图14. CDs刺激盐渍拟南芥根中的钠外排依赖于CNGC2。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

图15. CDs抑制盐渍甘薯幼苗成熟根区的Na+吸收。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

图16. CDs改善了缺钾条件下甘薯幼苗根系的生理状态。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

其他实验结果

  • 丹参衍生的CDs鉴定。该研究首先以丹参(含10 %丹酚酸B)作为碳源,通过水热法合成了CDs,在420nm激发时,在526 nm处有一个最大的发射峰;透射电镜(TEM)图像显示了CDs的球形粒子和良好的单分散性,平均直径为3.32 nm;材料表征数据显示所制备的CDs表面具有丰富的-OH、COOH、-CH和C=O等官能基团。

  • CDs触发植物根系膜电位的超极化和Ca2+内流。CDs显著诱导植物ROS清除活性,并诱导质膜超极化。

  • CDs衍生物的表征。BA、BrPE和PH分别与小的有机底物(苯酚(-OH)、酮(-C=O)和羧酸化合物(-COOH)发生反应,进一步结果都验证了BA、BrPE和PH处理后CDs上的目标含氧组的成功失活。

  • C-OH和COOH官能团有助于CDs的Ca2+动员特性。实验进一步研究了甘薯和拟南芥根部对膜电位和Ca2+的动员响应;CDs诱导的植物膜电位超极化依赖于CDs上C-OH和COOH官能团;结果表明,CDs处理(40min)显著增强了伸长区GCaMP6特异性荧光,但没有增强dsRED荧光,证实CDs增强甘薯根部的[Ca2+]cyt;然而,在CDs-BA和CDs-BrPE处理的根部,CDs诱导的[Ca2+]cyt增加被显著抑制,这种抑制作用在CDs-PH处理的根部未见抑制作用。

  • CDs触发的Ca2+动员依赖于cAMP和cGMP的产生和环状核苷酸化离子通道。CDs处理(40 min)显著增强了转基因甘薯根部伸长区cAMPr-和δ-flincg依赖的荧光;进一步用模式植物拟南芥验证,结果表明CDs处理30 min后,dnd1cngc20突变体根部的红色荧光强度显著低于Col-0,这表明[Ca2+]cyt在这些突变体的根部显著减少。

  • 凝集素受体激酶在CDs触发的Ca2+动员中发挥重要作用。植物可以感知CDs上的C-OH和COOH官能团,然后激活CNGCs;结果进一步证明了CDs上的C-OH和COOH官能团是激活LORE介导的CDs感知和随后的Ca2+动员的分子决定因素;有趣的是,另一个LecRK、LecRK-I.8,拟南芥的细胞外烟酰胺腺嘌呤二核苷酸受体,也在CDs触发的Ca2+动员中发挥了重要作用,暗示植物LecRKs可能是CNGCs激活Ca2+内流的受体。

  • 水培条件下CDs通过增强Ca2+信号和Na+稳态来提高甘薯植株的耐盐性。盐处理24 h后,甘薯根尖中IbSOS3IbSOS2的表达水平提高了约1.9-2.0倍;CDs激活CNGCs,增强根尖(伸长区)中[Ca2+]cyt依赖的SOS通路,从而加速Na+的外排;在盐(150 mm NaCl)处理12天,CDs处理后根、茎和叶组织中Na+的积累分别减少了41%、32%和49%,因此,CDs大大提高了甘薯植株的耐盐性。

  • 水培条件下CDs提高了甘薯植株在K+和Fe缺乏条件下的适应性。进一步实验表明,CDs加速了甘薯根系对K+的吸收,改善了根系的生理状态,并促进了叶片中K+的积累和光合作用;Ca2+调控的低K+应答基因(IbCBL1IbCBL10IbHAK5)的表达水平在K+缺失24 h后的表达水平显著提高;这些结果表明,Ca2+调控的高亲和力K+吸收系统参与了CDs刺激的K+营养;此外,CDs处理延缓了缺Fe条件下甘薯植株幼叶的黄化,表明甘薯植株对低Fe胁迫的适应性增强;Ca2+调控和缺Fe响应基因(IbCBL1IbFITIbIRT1)的表达上调,这进一步增强Fe吸收和稳态;因此,缺铁10天后,CDs处理的幼苗根和叶的Fe含量显著高于对照,因此,CDs处理的幼苗叶绿素含量和光合作用保持在高水平。

 

结论

生物质衍生碳点(CDs)是农业和环境应用中具有前景的工具。全面了解CDs对植物生理和分子层面的影响对其实际应用至关重要。本研究提供了证据表明CDs上的羟基和羧基能被质膜上的植物LecRKs感知,从而通过激活CNGCs触发Ca2+动员。生物质合成的CDs含有丰富的羟基和羧基,具有Ca2+动员活性。CDs能够同时动员Ca2+并清除ROS,从而增强植物Ca2+信号,同时避免ROS迸发引起的氧化损伤,从而使植物对各种环境胁迫具有较强的适应能力。本研究还揭示了水培条件下CDs调节甘薯植物离子稳态(Na+、K+和Fe2+)的可能性。研究结果为利用CDs调控作物的耐盐性、K+利用效率和Fe生物强化提供了依据。鉴于Ca2+信号参与了植物几乎所有的生理过程,研究结果提出了CDs在不同环境条件下作为特异Ca2+信号的放大器或引物的可能性。这种可能性很大程度上拓展了CDs在农业或环境中的应用。

 

测试液

0.1mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 5.7

1.5mg/mL CDs, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 5.7

0.1mMNaCl, 0.1mM MgCl2, 0.1mM CaCl2, 0.5mM KCl, pH 5.7

0.5mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 5.7

 

NMT实验标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10556?ref=pdf

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:45


iScience福建农林许卫锋:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

基本信息

主题:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

期刊:iScience

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:MNSs-mediated N-glycan processing is essential for auxin homeostasis in Arabidopsis roots during alkaline response

作者:福建农林大学许卫锋、夏天雨

 

检测离子/分子指标

H+

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距离根尖520~850 μm根表上的点)

 

中文摘要

内质网(ER)内腔和顺式高尔基体的早期步骤包括Ⅰ类α-甘露糖苷酶(MNSs)对N-聚糖的修调,它们在根系生长和胁迫响应中起关键作用。本研究发现mns1 mns2 mns3突变体中的根系生长抑制在碱性条件下得到了部分修复,而阻断生长素运输的抑制剂处理抵消了这种碱性条件维持的根系生长。进一步研究发现,在mns1 mns2 mns3中,吲哚-3-乙酸(IAA)在正常条件下检测不到,而在碱性条件下恢复到正常水平,证实了N-糖肽谱结果,其中N-糖肽与IAA的生物合成、氨基酸结合物的水解有关,响应结果显示mns1 mns2 mns3在正常和碱性条件下具有不同的丰度。总之,本结果表明,在对碱性胁迫的响应中,拟南芥内质网和顺式高尔基体中MNSs介导的N-聚糖加工,与维持生长素的稳态和运输有关。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH 6.0或pH 8.2的培养基生长10 d

 

离子/分子流实验结果

 

有研究表明,植物根系中的质子流速在维持根系生长和促进植物对包括碱性胁迫在内的多种胁迫的响应中起着至关重要的作用。为了研究碱性pH是否可能恢复mns1 mns2 mns3突变体的根系生长,研究采用非损伤微测技术(NMT)测量了净质子流速。研究发现,10日龄WT主根伸长区的质子外排,在正常条件下和碱性pH条件下没有显著差异;相比之下,mns1 mns2 mns3突变体在正常pH 6.0时,根尖伸长区出现了质子内流,在碱性pH 8.2时出现了质子外排(图2A),表明碱性处理诱导了质子流速由内向外的转换。这些结果证实了在mns1 mns2 mns3中,根尖的质子分泌可能在维持根系再碱性条件下生长中起到关键作用。

图1. 碱性条件下,mns1 mns2 mns3突变体的根尖质子分泌恢复。正值代表H+外排,负值代表H+内流。

 

其他实验结果

  • 外源pH值能够影响mns1 mns2 mns3突变体的根表型。

  • mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下维持根系表型是由于缺乏α-1,2甘露糖苷酶引起的。

  • PMH+-ATPase活性不足以维持mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下根的生长。

  • mns1 mns2 mns3突变体中,生长素的极性运输参与了维持碱性条件下根系的生长。

  • 碱性胁迫对mns1 mns2 mns3突变体的N-糖蛋白组产生影响。

  • 在pH 6.0时,mns1 mns2 mns3突变体中没有检测到IAA,表明IAA运输到根伸长区较少,导致生长素信号传导和基因表达发生改变,在pH 8.2时,再次检测到生长素。

 

结论

研究试图用酸生长理论解释mns1 mns2 mns3突变体在碱性条件下保持根系生长现象:在正常生长条件下(pH 6.0),生长素水平过低(尽管是质子内流)导致mns三突变体根系生长受到抑制;而在碱性条件下(pH 8.2),生长素稳态相关N-糖肽的丰度发生改变,生长素水平随着质子泵入质外体而恢复,进而能够维持mns1 mns2 mns3突变体的根系生长(图2)。

图2. 在mns1 mns2 mns3突变体中碱性条件维持根系生长的模型。MNS1-3的突变导致大多数N-连接糖蛋白(包括生长素稳态相关的N-连接糖蛋白)的N-聚糖结构为Man9GlcNAc2,这些蛋白的稳定性、定位和功能可能因此受到影响。在pH 6.0条件下,mns1mns2 mns3突变体根系细胞中的生长素水平极低并可观察到质子内流,导致根系生长受抑制。在pH 8.2条件下,生长素水平可能因生长素稳态相关的N-糖肽丰度降低而恢复,从而诱导质子外排并部分恢复根系生长。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, pH 6.0

0.1 mM CaCl2, pH 8.2

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104298

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:47


MP山师王宝山:在体单细胞盐腺泌Na+​检测技术 NMT为盐生植物抗盐适应演化机制提供证据

基本信息

主题:在体单细胞盐腺泌Na+检测技术 NMT为盐生植物抗盐适应演化机制提供证据

期刊:Molecular Plant

影响因子:13.164

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:The genome of the recretohalophyte Limonium bicolor provides insights into salt gland development and salinity adaptation during terrestrial evolution

作者:山东师范大学王宝山、陈敏、袁芳、王茜、赵博庆、徐晓静、北京贝瑞和康生物技术有限公司史淼

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

二色补血草盐腺

 

中文摘要

盐生植物会进化出专门应对高盐度的方式。极端盐生植物二色补血草(Limonium bicolor)表皮缺乏毛状体,但有盐腺,可排出钠等有害离子,避免盐害。本文利用Illumina短序列、单分子实时长序列、染色体构象捕获(Hi-C)数据和Bionano基因组图谱,报道了一个高质量、2.92Gb染色体规格的二色补血草基因组组装,极大地丰富了具有多细胞盐腺的泌盐盐生植物的基因组信息。虽然二色补血草基因组具有与拟南芥(Arabidopsis thaliana)毛状体命运基因相似的基因,但其与命运决定基因GLABRA3、ENHANCER of GLABRA3、GLABRA2、TRANSPARENT TESTA GLABRA2SIAMESE缺乏同源性,为该物种缺乏毛状体提供了分子解释。在毛状体经典同源基因中,发现了控制盐腺发育的关键基因LbHLH和LbTTG1的突变显著破坏了盐腺的启动、盐的分泌和盐的耐受性。这为长期存在的盐腺和毛状体可能有共同起源的假设提供了基因支持。此外,二色补血草在与苦荞麦分化后发生了全基因组复制事件,这可能是苦荞适应高盐环境的原因之一。二色补血草的基因组资源为植物耐盐机制的研究提供了丰富的信息,有助于耐盐作物的工程化。

离子/分子流实验处理方法

WT、Mock-CR、Mock-OE、Lbttg1-cr、Lbhlh-cr、LbTTG1-OE、LbHLH-OE株系

 

离子/分子流实验结果

本研究其他结果表明,LbTTG1和LbHLH参与盐腺的发育,影响盐腺密度和外观。此外,CR和OE株系的作用方向表明这两种蛋白在盐腺发育中起到负作用。为了确定OE和CR株系中观察到的异常盐腺(或大或小)是否仍具有功能,研究使用非损伤微测技术(non-invasive microtest technology, NMT)精确测量了单个盐腺的Na+外排速率。该实验设备可以直接捕捉到单个盐腺,并清楚地看到它们的不同大小:WT、Mock-CR和Mock-OE系的正常盐腺,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr的大盐腺,以及LbTTG1-OE和LbHLH-OE系的小盐腺(图1A)。在盐腺上方约30 μm处检测到Na+流出,与盐腺的泌盐功能一致(图1B)。研究记录了360 s内单个盐腺的Na+外排速率(图1B)。结果显示,无论是Lbttg1-cr和Lbhlh-cr株系的大盐腺,还是LbTTG1-OE和LbHLH-OE系的小盐腺都持续分泌Na+,其分泌功能与正常盐腺相同,而扁平细胞(WT-PC)没有分泌任何Na+。而且,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr株系的大盐腺比WT或Mock株系的盐腺表现出更高的Na+外排速率,而LbTTG1-OE和LbHLH-OE的小盐腺则表现出更低的Na+分泌率(图1C)。

图1. 不同株系的单个盐腺的Na+外排速率。正值代表离子外排。

 

其他实验结果

  • 二色补血草的基因组最终大小为2.92 Gb,组装的质量和完整性相对较高。

  • 为了进行比较基因组学分析,研究选取了10个物种,利用1078个单基因家族的数据构建了系统发育树,结果显示二色补血草和苦荞麦的亲缘关系最为密切,并且早于苦荞麦出现。然而,由于苦荞麦(454 Mb)和二色补血草的(2.92 Gb)基因组大小和复杂程度的差异,研究观察到两个基因组之间没有明显的共线性。

  • 拟南芥与毛状体发育相关的70个已知基因与二色补血草中在盐腺中高表达的286个同源基因表现出高度相似性,这增加了二色补血草中毛状体发育程序可能被阻断或修饰,从而产生盐腺而不是毛状体以适应盐度的可能性。

  • 盐腺和毛状体可能具有相似的祖先。

  • 原位杂交证实了LbTTG1LbHLH均在盐腺中表达。

  • 与WT和Mock株系相比,LbTTG1-cr株系中的LbTTG1表达明显较低,而在LbTTG1-OE株系中则较高。LbHLH在各自的CR和OE株系中观察到的相似表达模式。

  • 研究对所有株系中盐腺的密度和外观进行了评分。含有空CRISPR或过表达载体的株系,虽然盐腺面积在一定程度上增大,但相对于WT,盐腺密度并没有发生变化。

  • LbTTG1LbHLH在二色补血草中的过表达和基因失活导致了相似的盐腺表型。Lbttg1-crLbhlh-cr株系的盐腺密度高于WT,而LbTTG1-OELbHLH-OE过表达株系的盐腺密度低于WT。盐腺形态也受到明显影响。相比之下,Lbttg1-crLbhlh-cr株系出现多个自体荧光灶(大盐腺),而LbTTG1-OELbHLH-OE过表达株系出现两个或三个自体荧光灶(小盐腺)。另外还观察到,CR或OE株系与WT和Mock株系的异常盐腺比例差异显著。

  • 经过7 d的200 mM NaCl处理后,与WT和Mock株系(CR和OE)相比,Lbttg1-cr和Lbhlh-cr两个株系比盐处理前表型增强,具体表现在全株叶片和根系发育上。NaCl处理前后测定根长和单叶面积。尽管盐处理后所有株系均表现出根系伸长和叶片展开明显,但Lbttg1-cr在这两个指标的增加率上均显著优于LbTTG1-OE,Lbhlh-cr的增加率也高于LbHLH-OE。这说明盐处理下CR株系的生长速度明显快于OE株系。

  • CR株系比OE株系遭受的氧化损伤和质膜损伤更少。此外,对盐处理后的叶片Na+含量进行了测定,发现OE株系叶片Na+积累量最大,CR株系叶片Na+积累量最小。结合表型和生理指标,NaCl处理显著促进了CR株系的生长,叶片中Na+积累量降低,氧化损伤和质膜损伤加剧,这可能与CR株系盐分分泌增强有关。这些结果表明,CR系盐腺发育的促进确实增加了盐分泌量和耐盐性。

  • 利用酵母双杂(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)检测到LbTTG1和LbHLH之间存在强烈的相互作用,表明LbTTG1可以与LbHLH形成复合物,共同调节盐腺发育。

  • 鉴于LbTTG1和LbHLH都有助于二色补血草的盐腺发育,并且它们的同系物TTG1和GL3决定了拟南芥的毛状体命运,假设毛状体和盐腺发育存在类似的调节机制。研究测试了LbHLH是否可以替代拟南芥GL3来诱导毛状体。为了避免GL3和EGL3在毛发启动过程中的冗余,研究在gl3单突变体和gl3-1 egl3-1双突变体中引入了一个在35S启动子控制下驱动LbHLH表达的结构。尽管单个gl3egl3突变体形成了一些毛状体,但LbHLH的过表达均未能诱导双突变体形成毛状体,与LbHLH的表达水平如何,说明LbHLH不能补偿GL3和EGL3的损失。此外,LbHLH的异源表达也未能促进gl3单一突变体中的毛状体形成,表明LbHLH不能替代拟南芥GL3。研究认为,编码GL3样蛋白的基因的缺失可能直接导致二色补血草中毛状体的缺失。LbHLH可能在二色补血草的盐腺发育中发挥重要作用,并可能与其他未知因素相互作用,启动盐腺分化。

 

结论

在拟南芥中,GL1、GL3、EGL3和TTG1形成MYB-BHLH-WD-repea(MBW)激活复合物,激活GL2/TTG2RBR1/SIM的转录,促进毛状体形成。这些结果表明,在二色补血草中,LbTTG1和LbHLH基因相互作用,负向参与盐腺发育。研究鉴定了GL1RBR1CPCTRY和TCL1的同源基因(LbGL1LbRBR1LbCPCLbTRYLbTCL1)。而GL3EGL3GL2TTG2和SIM均未检测到同源基因,这可能是二色补血草缺乏毛状体的原因。相反,盐腺的发育可能受这些毛状体同源基因的调控,这些同源基因可能与其他特定的候选基因协同调控盐腺的进一步发育。这些结果暗示了盐腺和毛状体可能具有潜在的相似的分化机制,对于揭示陆生植物叶片的原表皮细胞如何适应陆地盐碱和干旱等生境而分化形成盐腺和毛状体具有重要理论意义,也对作物抗盐性状的改良并最终培育具有盐腺的抗盐作物具有重大的现实意义和应用前景。

图2. 二色补血草盐腺发育调控及与拟南芥表皮毛发育的关联工作模型。

 

测试液

0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 1.0 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 6.5

 

标准化方案

·盐胁迫研究NMT标准化方案

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.04.011

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:50


南农沈文飚:NMT发现盐胁迫下氩气促根排Na+抑制排K+ 为氩气通过重建离子平衡促苜蓿耐盐提供核心证据

基本信息

主题:南农沈文飚:NMT发现盐胁迫下氩气促根排Na+抑制排K+ 为氩气通过重建离子平衡促苜蓿耐盐提供核心证据

期刊:ANTIOXIDANTS

影响因子:6.313

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:A New Discovery of Argon Functioning in Plants: Regulation of Salinity Tolerance

作者:南京农业大学沈文飚、王军

 

检测离子/分子指标

Na+、K+流速

 

检测样品

苜蓿根(成熟区)

 

中文摘要

氩是一种非极性分子,容易扩散到组织深处,并与较大的蛋白质、蛋白腔、受体相互作用。氩的一些生物效应,特别是它作为抗氧化剂的活性,已在动物身上被揭示。然而,氩是否以及如何影响植物生理仍不清楚。在此,我们提供了首篇关于氩气能够使植物应对盐毒。为了方便应用,将氩气溶解于水中制成富氩气水(ARW),研究氩气在盐胁迫下苜蓿种子萌发和幼苗生长表型中的作用。生化指标显示,添加ARW后,NaCl降低的α/β-淀粉酶活性被消除。qPCR实验证实,ARW增加了NHX1 (Na+/H+反向转运体)转录本,降低了SKOR(负责K+的根-茎转位)mRNA丰度,后者可以解释K+净外排较低和K积累较高的原因。非损伤微测技术的后续结果表明,氩增强了净Na+流出,减少了Na+积累,从而降低了Na+/K+比值。组织化学染色和激光共聚焦分析证实,ARW可损害NaCl触发的氧化还原失衡和氧化应激,并检测到抗氧化防御增强。结合温室盆栽试验,上述结果清楚地表明,氩气可以通过重建离子和氧化还原稳态使植物应对盐毒。据我们所知,这是第一篇阐述氩气在植物生理学中作用的报告,这些发现可能会为植物界氩气生物学的研究打开一个新的窗口。

 

离子/分子流实验处理方法

3日龄苜蓿幼苗100 mM NaCl处理3天

 

离子/分子流实验结果

为了进一步阐明氩气缓解苜蓿盐害的分子机制,我们采用了非损伤微测技术(NMT)检测了盐胁迫下,苜蓿根成熟区的排Na+速率、排K+速率。如图1所示,NaCl胁迫引起的苜蓿幼苗根部Na+净流出被氩气强化。在相同条件下,氩气消除了盐度引起的K+净外排增加,有助于在根组织中保留更多的K+。即氩气促进盐胁迫下苜蓿根更多地排Na+,更少地丢K+,有效地调节了苜蓿体内的离子平衡。

图1.盐胁迫下,氩气对苜蓿根排Na+、K+速率的影响。

 

其他实验结果

  • 氩气能改善种子萌发和生长抑制

  • 氩气重建离子稳态

  • 氩气降低了NaCl胁迫引起的氧化损伤

  • 盆栽实验再次证实了氩气在盐耐受性调节中的作用

 

结论

综上所述,本研究结果表明,在种子萌发和幼苗生长阶段,氩气对植物耐盐性具有积极作用。盐胁迫的分子机制可以用植物耐盐能力的两个重要方面——离子和氧化还原平衡的重建来解释。据我们所知,这是第一次报道氩气在植物生理中的功能作用,这些发现可能会为植物界氩气生物学的研究打开一个新的窗口。此外,本研究将有助于氩气在农业上的应用。氩气,作为一种非极性分子,很容易渗透到组织中,然后它可能与两亲蛋白质相互作用。因此,氩气与蛋白质之间可能存在一些直接的相互作用,这可能是未来阐明氩气的生物学效应的一个关键点。此外,还应考虑氩气信号转导途径,以及与其他众所周知的气体传感器的串扰。

 

测试液

1) Na+外排实验

0.1/1 mM K+, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM MES, pH 6.0

2) K+外排实验

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 100 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

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

 

文章原文:

https://doi.org/10.3390/antiox11061168

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 11:49


文献电子报 » NMT氧胁迫研究

EEB:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

基本信息

主题:RBOHD功能缺失对植物盐分和低氧复合胁迫的调节机制

期刊:Environmental and Experimental Botany

标题:The loss of RBOHD function modulates root adaptive responses to combined hypoxia and salinity stress in Arabidopsis

作者:塔斯马尼亚大学Sergey Shabala,扬州大学Wang Feifei    

 

检测离子/分子指标

K+、Ca2+、Na+、Cl-    

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距根尖0.4 mm根表上的点)和成熟区(距根尖5 mm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)    

自然界中的盐分胁迫通常伴随着土壤涝。施加的约束这种额外的胁迫对从根到芽的Na+和Cl-转运具有深远的影响,因此影响某些基本离子(例如K+或Ca2+)的稳态并影响植物的生长。但是,其基本机制仍然未知。在这项研究中,我们使用了生理学(离子通量测量MIFE)和成像(荧光染料)技术的比较调查呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(RBOHD)在糖尿病中的作用拟南芥根对盐度和低氧胁迫的综合反应。我们发现与单独的盐胁迫相比,胁迫对植物的损害更大,而rbohD突变体对盐的损害更大。与野生型(WT)相比,对两种处理均敏感。轻度缺氧应激(根系暴露到N2球形溶液中48  h)减少了盐度对N2强度的有害影响NaCl诱导的野生型根系钾离子流失;但是,在rbohD突变体。在盐处理过的植物中,缺氧的发生导致Na+和Cl-的吸收增加缺乏功能性RBOHD蛋白但不是野生型的植物。rbohD突变体缺乏胁迫下H2O2产生的能力并比WT积累更多的Ca2+和Na+盐度和综合压力。这些结果表明RBOHD在下游Ca2+信号和H2O2产生的调节,从而影响植物离子动态平衡,缺乏功能性RBOHD蛋白会损害植物的抗逆能力在盐度和综合压力下尽量减少Na+的积累。

 

离子/分子流实验处理方法    

(1)10日龄拟南芥幼苗(Col-0 and rbohD),在对照和低氧胁迫下(48 h incubation in N2-bubbled solution),50mM NaCl瞬时胁迫,测K+流速。

(2)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定Na+和Cl-流速。

(3)50mM NaCl中孵育48h的幼苗,低氧溶液瞬时胁,测定K+和Ca2+流速。  

 

离子/分子流结果    

在WT和rbohD突变体中,瞬时盐胁迫在根系伸长区和成熟区都诱导了显著的K+外排(图2A,B),伸长区的反应更强。在任何一个区域,rbohD和WT之间的K+损失没有显著差异(P<0.05)(图1A,B)。当幼苗在轻度缺氧条件下预处理,NaCl诱导的K+外排在WT植株的成熟区显著减弱,而rbohD植株的成熟区则不明显(图1D)。在伸长区,基因型之间没有这种差异(图1C)。然而,在rbohD和WT植物中,轻度缺氧预处理使NaCl诱导的K+从伸长区外排量减少了约2倍(图1A,C)。      

图1  

在用50 mM NaCl处理的根中,低氧导致rbohD突变体根部的净Na+和Cl-吸收瞬时增加(图2)。除了成熟区低氧诱导的Na+吸收外,WT根中没有观察到这种效应(图2B)。WT根中的净Na+内流量也显著低于rbohD突变体(图2B)。在这两个区域中,没有测量到对低氧处理响应的净K+流速的显著变化(图3A,B),并且低氧胁迫的开始引起了两个区域向瞬时净Ca2+流出的转变(图3C,D),两个基因型之间没有显着差异。然而,盐胁迫48h后,WT比rbohD突变体在伸长区有更多的Ca2+内流(图3C)。      

图2    

图3

 

其他实验结果    

盐分和低氧复合胁迫比盐胁迫对植物造成的危害更大。在盐胁迫和复合胁迫下,rbohD的H2O2产生受到干编码ROS产生、离子转运蛋白、ABA反应蛋白和缺氧反应蛋白的关键基因受到RBOHD突变的不同调控。

 

结论    

我们的研究结果表明,RBOHD蛋白活性的丧失增加了植物对缺氧和盐分胁迫的敏感性,这是由于H2O2的产生减少,降低了植物在盐分和复合胁迫下保持K+和减少Na+积累的能力。

 

离子流实验使用的测试液    

0.5 mM KCl , 0.1 mM CaCl2, pH 5.6

 

文章原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847218315211

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:01


文献电子报 » NMT植物免疫研究

EEB林科院亚林所卓仁英:沙柳致病蛋白抑制植物耐盐能力 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:

Pathogenesis-related protein PR10 from Salix matsudana Koidz exhibits resistance to salt stress in transgenic Arabidopsis thaliana    

 

致病相关(PR)蛋白参与植物防御,其具有多种功能适应性,有助于抵抗各种病原体、提高环境胁迫耐受性。沙柳是一种生长迅速的柳树品种,可以耐受许多不利环境。    

 

中国林科院亚热带林业研究所卓仁英研究员课题组在Environmental and Experimental Botany上发表了一篇文章,题目为“Pathogenesis-related protein PR10 fromSalix matsudanaKoidz exhibits resistance to salt stress intransgenicArabidopsis thaliana”,主要探究PR蛋白在植物耐盐机制中起到的作用。    

 

前期的比较蛋白质组学分析表明:沙柳PR蛋白(SmPR10)较为丰富,经过100 mM NaCl处理后表达上调。本实验以沙柳为材料,克隆并鉴定了SmPR10基因,以验证其在耐盐性中的作用。SmPR10的氨基酸序列与紫苏柳和毛白杨的PR蛋白的序列同源性分别为98%和93%。SmPR10定位在拟南芥原生质体的胞质中,根的转录及蛋白水平较高,且100mM NaCl处理后表达上调。免疫定位分析发现,韧皮部纤维细胞和根木质部中特异性的检测到SmPR10。而且,SmPR10的异质过表达提高了转基因拟南芥的耐盐性,具体表现在根长度、根数量、Na+流速、以及叶绿素含量、MDA含量、电导率等生理参数及SOD和POD酶活性水平。

 

 

拟南芥根部Na+流检测图

 

对照组、盐胁迫组拟南芥根部Na+流结果。正值表示外排

 

其中,Na+流速利用基于非损伤微测技术进行检测,发现正常条件下,转基因组与野生对照组的Na+外排相似。但是,100mM NaCl处理后,转基因组的Na+外排明显增加。这说明:相比于野生型,SmPR10过表达幼苗根部的Na+外排能力更高,从而更加耐盐。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-01 09:13


东农张颖:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一 | NMT互作共生创新科研平台

基本信息

主题:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

研究使用平台:NMT互作共生创新科研平台

标题:Enhancing theatrazine tolerance of Pennisetum americanum (L.) K. Schum by inoculatingwith indole-3-acetic acid producing strain Pseudomonas chlororaphis PAS18

作者:东北农业大学 张颖

 

检测指标

Ca2+

 

检测样品

3日龄美洲狼尾草的根

 

离子流实验处理方法

①CK1-N:1/2MS+1.7%琼脂

②BL20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津

③HJ20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津+10-2 μM IAA

 

离子流结果

正常情况下, 美洲狼尾草根的Ca2+为外排,外排速率约50 pmol · 1cm-2 · s-1。阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+由外排变为吸收,吸收速率约175 pmol · cm-2 · s-1。存在IAA的情况下,阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+吸收速率降低到75 pmol · cm-2 · s-1。

 

其他实验结果

  • 接种菌株PAS18可以降低美洲狼尾草中的超氧自由基的荧光信号。
  • 阿特拉津胁迫显著抑制美洲狼尾草的生长,而接种PAS18可减轻该抑制作用。
  • 在阿特拉津胁迫且未接种菌株PAS18的条件下,叶绿素含量随着阿特拉水平的增加而降低;虽然接种PAS18的幼苗叶绿素也有相同的变化,但是接种菌株比不接种菌株的幼苗叶绿素含量高。
  • 接种菌株PAS18能上调psbA基因在植株中的转录。
  • 接种菌株PAS18能部分消除100 mg kg-1阿特拉津对细胞的损伤,但不能完全消除。
  • 接种菌株PAS18可以减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累。
  • 接种菌株PAS18可降低阿特拉津引起的MDA含量,并且调节SOD活性。

 

结论

结果表明,两种浓度的阿特拉津(20mg kg-1和100mg kg-1)均能显著地对美洲狼尾草幼苗的生长、细胞形态和光合作用造成胁迫。接种产生IAA的菌株P.chlorophis PAS18能较好地缓解20mg kg-1的阿特拉津引起的上述胁迫。进一步的研究表明,菌株PAS18不仅通过减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累来减轻阿特拉津诱导的胁迫,同时也与psbA基因表达上调有关,psbA基因的表达增强了受损光系统II的修复,诱导了超氧化物歧化酶活性,通过清除超氧自由基和降低丙二醛含量来增强美洲狼尾草的抗氧化防御能力。此外,PAS18菌株还可以通过平衡作为信号分子诱导防御系统的Ca2+流速来调节美洲狼尾草的阿特拉津胁迫防御。

 

离子流实验使用的测试液

0.1mM CaCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110854

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:08


文献电子报 » NMT生物胁迫研究

Plant Cell Environ:北京林业大学丨沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究

  • 期刊:Plant Cell & Environment
  • 主题:沙冬青虫害/盐害交互抗性机制研究
  • 标题:Herbivore exposure alters ion fluxes and improves salt tolerance in a desert shrub
  • 影响因子:6.125
  • 检测指标:Ca2+、K+、Na+、H+流速
  • 检测样品:矮沙冬青
  • 作者:北京林业大学沈应柏、陈迎迎

 

文章简介

沙冬青是西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,是第三纪孑遗植物,国家二级濒危物种。沙冬青生境极其恶劣,常伴随着极端温度、干旱、盐碱、虫害,但目前关于沙冬青生物与非生物交互抗性的研究甚少。因此,沈应柏教授研究团队利用非损伤微测、激光共聚焦等技术,系统研究了经昆虫取食的沙冬青在遭受盐胁迫时的根部离子跨膜转运模式。该研究发现,昆虫取食预处理可能通过激活OPR3活性诱导茉莉酸的积累,茉莉酸信号途径的激活诱导了胞内Ca2+的迅速积累,增强了质膜H+-ATPase活性,促进了胞内过多的Na+经由Na+/H+逆向转运体的外排,同时抑制K+的流失,有助于维持细胞内的K+/Na+平衡,最终增强沙冬青的耐盐性。
  
博士研究生陈迎迎为该论文第一作者,沈应柏教授为通讯作者。该研究相关工作得到国家自然科学基金项目(31270655)的资助。

 

英文摘要

Plants have evolved complex mechanisms that allow them to withstand multiple environmental stresses, including biotic and abiotic stresses.

Here, we investigated the interaction between herbivore exposure and salt stress of Ammopiptanthus nanus, a desert shrub. We found that jasmonic acid (JA) was involved in plant responses to both herbivore attack and salt stress, leading to an increased NaCl stress tolerance for herbivore-pretreated plants, and increase in K+/Na+ ratio in roots. Further evidence revealed the mechanism by which herbivore improved plant NaCl tolerance. Herbivore pretreatment reduced K+ efflux and increased Na+ efflux in plants subjected to long-term, short-term, or transient NaCl stress.

Moreover, herbivore pretreatment promoted H+ efflux by increasing plasma membrane H+-ATPase activity. This H+ efflux creates a transmembrane proton motive force that drives the Na+/H+ antiporter to expel excess Na+ into the external medium. In addition, high cytosolic Ca2+ was observed in the roots of herbivore-treated plants exposed to NaCl, and this effect may be regulated by H+-ATPase.

Taken together, herbivore exposure enhances A. nanus tolerance to salt stress by activating the JA signalling pathway, increasing plasma membrane H+-ATPase activity, promoting cytosolic Ca2+ accumulation, and then restricting K+ leakage and reducing Na+ accumulation in the cytosol.

 

中文摘要(谷歌机翻)

植物已经进化出复杂的机制,可以承受多种环境胁迫,包括生物和非生物胁迫。

在这里,我们调查了草食动物暴露与沙漠灌木沙冬青盐胁迫之间的相互作用。我们发现茉莉酸(JA)参与了植物对食草动物侵袭和盐胁迫的反应,导致食草动物预处理过的植物对NaCl胁迫的耐受性增加,并且根中K+ / Na+比率增加。进一步的证据揭示了草食动物改善植物NaCl耐受性的机制。草食动物预处理可降低长期,短期或短暂NaCl胁迫下植物的K+流出量并增加Na +流出量。

此外,草食动物预处理通过增加质膜H+ -ATPase活性来促进H +流出。这种H+外流产生跨膜质子原动力,该原动力驱动Na+ / H+反向转运蛋白将过量的Na+排出到外部介质中。此外,在暴露于NaCl的食草动物处理过的植物的根部中观察到高的胞质Ca2+,这种作用可能受H+ -ATPase调节。

总之,通过激活JA信号传导途径,增加质膜H+ -ATPase活性,促进胞质Ca2 +积累,然后限制K+泄漏并减少细胞质中Na +的积累,草食动物暴露增强了南芥对盐胁迫的耐受性。

 

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13662

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 09:10


文献电子报 » NMT植物营养研究

SCI REP-UK :山东农大丨磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响

  • 期刊:Scientific Reports
  • 主题:磁处理对盐胁迫下杨树氮吸收与分布的影响
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测部位:杨树根部(伸长区距离根尖15mm)叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流速流实验处理方法:

杨树幼苗,在0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)中处理

  • NH4+、NO3-流速流实验测试液成份:

NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5

  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse.

Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了欧洲杨(Populus×euramericana'Neva')的盆栽试验,以评估在温室中受控条件下盐水(MTSW)磁处理对氮代谢的积极影响。

在30天处理后,基于田间实验和实验室分析确定生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果如下:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化导致根中硝态氮(NO3-N)含量比叶片更大,伴随着更多的NO3-外排和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中铵态氮(NH4+-N)含量较高,净NH4+吸收量高于根系。 (4)磁化刺激谷氨酰胺合成酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度在叶片中增加但在根中减少,总谷胱甘肽含量增加。

总体而言,这些结果表明MTSW对田间条件下氮转运的一些有益影响,特别是对于平衡NO3- N和NH4+-N的分布。此外,这些发现证实了使用劣质水进行农业的潜力。

结果表明:使用NMT技术监测叶肉细胞中和距离根尖15mm的伸长区NO3-净流速,两者均显示外排。在测量的溶液中,叶肉细胞的NO3-外排从235.09增加到290.23 pmol cm-2 s-1(图A),暴露于NaCl溶液中,细根中从123.53到157.51 pmol cm-2 s-1显着增加(p <0.05;图B)。在暴露于盐胁迫的植物中这些值比在对照中更高。当暴露于盐水溶液时,叶片和根部的NO3-流速增加,并且叶肉细胞中的外排量大于根伸长区域中的外排量。与非磁处理组中的流速相比,NO3-流速在暴露于磁场条件下的叶肉细胞中显示出显着更高的速率。吸收最大的为M4(290.23 pmol cm-2 s-1),最低吸收量为NM0(181.42 pmol cm-2 s-1)。然而,NO3-流速在根中表现出相反的模式,在伸长区域中的外排显着降低;NO3-最高外排为NM4(157.51 pmol cm-2 s-1),最低外排量为M0(38.05 pmol cm-2 s-1)

结果表明:NH4+的净流速不同于NO3-;叶肉细胞为吸收趋势(图A),根部为外排趋势(图B)。叶中NH4+的吸收显示出较低的绝对值。暴露于NaCl溶液(M4,NM4)的样品和暴露于对照处理(M0,NM0)的样品相比,M0显示出最大的流入量(-2518.85pmol cm-2 s-1),M4显示出第二大流出量(1164.15pmol cm-2 s-1),他们有着显着不同(p<0.05)。 此外,NM4中NH4+通量的绝对值与NM0非常接近,并且它们彼此没有差异。相反,盐胁迫下新生长的细根中NH4+的外排高于对照中观察到的,并且M4显示出最高的外排量(186.83 pmolcm-2 s-1),与M0相比显着不同(p <0.05)。如在叶中观察到的,NM4中的NH4+外排与根中的NM0相似,并且数值没有差异。与盐水处理的效果不同,磁处理诱导NH4+的外排比非磁处理更大,并且M4和M0都显示出比NM4和NM0更高的值。这两个因素之间也存在显着的相互作用(p <0.05)

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:03


SCI REP-UK :山东农大丨NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢

  • 期刊:Scientific Report
  • 主题:NaCl胁迫下磁处理可调控杨树N代谢
  • 标题:The effects of magnetic treatment on nitrogen absorption and distribution in seedlings of Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress
  • 影响因子:4.011
  • 检测指标:NH4+、NO3-流速
  • 检测样品:杨树根伸长区(距根尖15mm)和叶肉细胞
  • NH4+、NO3-流实验处理方法:

4周龄杨树幼苗,分别经0g/L NaCl+磁化(M0),0g/L NaCl+非磁化(NM0),4g/L NaCl+磁化(M4),4g/L NaCl+非磁化(NM4)处理

  • NH4+、NO3-流实验测试液成份:
    NH4+: 0.1 mM NH4NO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
    NO3-: 0.1 mM NH4NO3, 1.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 5.5
  • 作者:山东农业大学林学院马风云、刘秀梅

 

英文摘要

A potted experiment with Populus × euramericana ‘Neva’ was carried out to assess whether there are positive effects of magnetic treatment of saline water (MTSW) on nitrogen metabolism under controlled conditions in a greenhouse. Growth properties, nitrogen contents, enzyme activities and metabolite concentrations were determined based on field experiments and laboratory analysis after a 30-day treatment.

The results were as follows: (1) Biomass accumulation, root morphological properties and total nitrogen content were improved by MTSW. (2) Magnetization led to a greater increase in nitrate-nitrogen (NO3−-N) content in roots than in leaves, accompanied by greater NO3− efflux and activated nitrate reductase. (3) MTSW led to a higher ammonium-nitrogen (NH4+-N) content and greater uptake of net NH4+ in the leaves than that in the roots. (4) Magnetization stimulated glutamine synthase, glutamate dehydrogenase and glutamate synthase activities, whereas the concentrations of glutathione and oxidized glutathione were increased in leaves but decreased in roots, and the total glutathione content was increased.

Overall, these results indicated some beneficial impacts of MTSW on nitrogen translocation under field conditions, especially for equilibrating the distribution of NO3−-N and NH4+-N. Moreover, these findings confirmed the potential of using low-quality water for agriculture.

 

中文摘要(谷歌机翻)

进行了盆栽的“ Neva”杨树的盆栽实验,以评估在受控条件下温室中磁化盐水(MTSW)对氮素代谢是否有积极作用。经过30天的处理后,根据田间实验和实验室分析确定了生长特性,氮含量,酶活性和代谢物浓度。

结果表明:(1)MTSW提高了生物量积累,根系形态特征和总氮含量。(2)磁化作用导致根部的硝酸盐氮(NO3-N)含量比叶片中的增加更大,同时伴随着更大的NO3-流出量和活化的硝酸还原酶。(3)MTSW导致叶片中的铵态氮(NH4+ -N)含量更高,并且比根部更高地吸收了净NH4 +。(4)磁化刺激谷氨酰胺合酶,谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合酶活性,而叶片中谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的浓度增加,而根部减少,谷胱甘肽总含量增加。

总体而言,这些结果表明,MTSW对田间条件下的氮转运有一些有益的影响,尤其是对于平衡NO3- -N和NH4+ -N的分布。此外,这些发现证实了将低质水用于农业的潜力。



结果表明:对于NO3-,叶肉细胞和根伸长区均表现为外排。存在NaCl胁迫时,磁疗前后,叶肉细胞的NO3-外排速率从235.09 pmol·cm-2·s-1(NM4)增加到290.23 pmol·cm-2·s-1(M4);经NaCl胁迫后,根伸长区的NO3-外排速率从123.53 pmol·cm-2·s-1(M4)增加到157.51 pmol·cm-2·s-1(NM4)。

至于NH4+,叶肉细胞表现为吸收而根伸长区表现为外排。经NaCl胁迫后,叶肉细胞的NH4+吸收速率降低,NM0和NM4并无显著差异。但在根伸长区,NaCl胁迫后NH4+外排速率更高,M4的外排速率达到了186.83 pmol·cm-2·s-1。

 

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-45719-6

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:07


Sci Total Environ:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成​ | NMT生物膜创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT生物膜创新科研平台
  • 期刊:Science of the Total Environment
  • 主题:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成
  • 标题:Potassium channel blocker inhibits the formation and electroactivity of Geobacter biofilm
  • 影响因子:5.589
  • 检测指标:K+流速
  • 检测样品:地杆菌
  • K+流实验处理方法:

地杆菌分别在0mM、5mM、10mM的TEA中处理

  • K+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl、1mM glucose
  • 作者:福建农林大学陈姗姗、靖宪月

 

中文摘要(谷歌机翻)

生物膜中的细菌能够利用钾离子通道介导的电信号来实现细胞间的通信。然而,目前尚不清楚当被强电场包围时,这些信号是否在Geobacter sp。中起作用。

这项研究使用了钾通道阻滞剂(四乙铵,TEA),该阻滞剂干扰K+的释放,但不干扰细菌的生长,以证明钾离子通道介导的电信号传导影响了Geobacter sulfreducens的形成和电活性。结果表明,5 mM TEA减慢了地球还原硫细菌生物膜的形成,电流密度比对照组低约50%。

电化学分析表明,加入TEA的生物膜的电活性较差。特别是,具有TEA的微米级生物膜表现出较少的高电流峰,并且参与还原性减少硫杆菌的生物膜中电子转移的最外层基团的物种与对照组不同。

这项工作提供了初步的证据来揭示钾通道在还原性土壤杆菌中的电活性生物膜的作用。

Mean net K+ fluxmeasured from the biofilms in response to treatment with 5 mMand 10mM TEA

 

英文摘要

Bacteria in biofilms are able to utilize potassium ion channel mediated electrical signaling to achieve cell–cell communication. However, it remains unclear whether these signals play a role in Geobacter sp.when surrounded by an intense electric field.

This study used a potassium channel blocker (tetraethylammonium, TEA) that interfered with the release of K+ but not bacterial growth to demonstrate that potassium ion channel-mediated electrical signaling affected the formation and electroactivity of Geobacter sulfurreducens. The results showed that 5 mM TEA slowed the formation of Geobacter sulfurreducens biofilm, and the current density was ~50% lower than in the control.

The electrochemical analyses showed that the electroactivity of the biofilms with TEA addition was inferior. In particular, the micrometer- scale biofilm with TEA exhibited fewer high current peaks, and the species of outermost groups that participated in the electron transfer in Geobacter sulfurreducens biofilms was different from the control.

This work provides initial evidence to reveal the role of potassium channels in Geobacter sulfurreducens electroactive biofilms.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 08:21


Sci Total Environ :湘潭大学丨城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响

  • 期刊:Science of The Total Environment
  • 主题:城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响
  • 标题:Extracellular polymeric substrates of Chlorella vulgaris F1068 weaken stress of cetyltrimethyl ammonium chloride on ammonium uptake
  • 影响因子:4.610
  • 监测指标:NH4+流速
  • 检测部位:小球藻藻细胞
  • NH4+流速流实验处理方法:
    小球藻,有无0.5 mg/L CTAC在光照/黑暗下处理6小时
  • NH4+流速流实验测试液成份:
    NH4Cl 37.4 mg/L, NaH2PO42·7H2O 9.8 mg/L, CaCl2·2H2O 14.7 mg/L,MgSO4·7H2O 24.6 mg/L and NaHCO3 42mg/L,pH 7.5
  • 作者:湘潭大学葛飞、匡扬铎

 

英文摘要

This study investigated the influences of cetyltrimethyl trimethyl ammonium chloride (CTAC), an emerging pollutant quaternary ammonium compound (QAC) in municipal effluents, on the transfer and uptake of NH4+ by Chlorella vulgaris F1068 cells removed EPS artificially (EPS-R) and coated EPS naturally (EPS-C) under different scenarios (e.g., the presence or absence of CTAC, different photoperiod sequences (light 12 h: dark 12 h or dark 12 h: light 12 h)).

The results showed that the removal of EPS increased the transfer and uptake of NH4+ but the presence of EPS caged NH4+ and effectively weakened the stress of CTAC (<0.5 mg/L) on NH4+ uptake. The main mechanism was considered that CTAC in the concentration range from 0.1 to 0.5 mg/L induced an increased amount of polysaccharide and protein in EPS and thus protected algal normal physiological functions (including cell membrane permeability and glutamine synthetase activity) from the damage of CTAC (0.1 to 0.5 mg/L) regardless of the photoperiod sequences.

Thereby, the findings of this study provided an insight into the role of algal EPS in transfer and uptake of nutrients under the coexisted toxics for the future algae-based sewage treatment application.


中文摘要(谷歌机翻)

这项研究调查了十六烷基三甲基三甲基氯化铵(CTAC)(一种新兴的污染物季铵化合物(QAC))在城市污水中对寻常绿藻F1068细胞人工去除EPS(EPS-R)和包被EPS的转移和吸收NH4+的影响。自然地(EPS-C)在不同情况下(例如,是否存在CTAC,不同的光周期序列(亮12 h:暗12 h或暗12 h:亮12 h))。

结果表明,EPS的去除增加了NH4+的转移和吸收,但是EPS的存在笼罩了NH4+,有效地减弱了CTAC(<0.5μmg/ L)对NH4+吸收的胁迫。认为其主要机理是浓度在0.1至0.5μmg/ L的CTAC诱导EPS中的多糖和蛋白质增加,从而保护藻类的正常生理功能(包括细胞膜通透性和谷氨酰胺合成酶活性)免受CTAC的损害。 (0.1至0.5μmg/ L),与光周期无关。

因此,本研究的发现为藻类EPS在未来基于藻类的污水处理应用中在共存有毒物质的转移和吸收养分中的作用提供了见解。

结果表明:在没有CTAC的6小时光照下,EPS-C细胞或EPS-R细胞的NH4+通量分别达到-1.87ng /(cm2·s)和-2.63ng /(cm2·s)。当添加0.5 mg / L的CTAC时,EPS-C或EPS-R细胞的NH4+通量急剧下降至-0.94 ng /(cm2·s)和-0.73 ng /(cm2·s)。相反,当EPS-R细胞和EPS-C细胞在黑暗中培养6小时无论CTAC存在与否,EPS-C细胞和EPS-R细胞的NH4+流速从负值转换为正值,表明NH4+从细胞内环境流出到培养基。

文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718353683?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:16


JHM厦大郑海雷组:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

本信息

主题:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:10.588

研究使用平台:NMT重金属研究创新平台

标题:Ammonium has stronger Cd detoxification ability than nitrate by reducing Cd influx and increasing Cd fixation in Solanum nigrum L.

作者:厦门大学郑海雷、张露丹

检测离子/分子指标
Cd2+、H+
检测样品

龙葵根(根冠、分生区、伸长区、成熟区、根毛区)、根原生质体

 

中文摘要

镉(Cd)是影响植物生长发育的有害重金属。氮(N)是植物必需的营养元素,适当的N管理可以提高Cd的耐性。本文研究的目的是探索不同形式的氮素对超积累植物龙葵(Solanum nigrum)对Cd毒性的分子和生理响应的影响。本研究采用非损伤微测技术(NMT)、Cd荧光染色、生化方法和实时荧光定量PCR技术,测定了生物量、光合参数和Cd2+流速进行了测定。结果表明,铵态氮(NH4+)比硝态氮(NO3-)具有更强的Cd解毒能力,这可能与以下三个原因有关:(1)NH4+通过调控Cd转运相关基因的转录,减少Cd2+的内流和积累;(2)NH4+的改善作用伴随着Cd在根细胞壁中的保留增加;(3)NH4+上调了SnExp的表达。

 

离子/分子流实验处理方法

2 mM KNO3或1 mM (NH4)2SO4+1 mM K2SO4培养14 d后

①25 μM CdCl2处理幼苗30 min、24 h、5 d

②50 μM CdCl2实时处理幼苗或者预处理40 min

 

离子/分子流实验结果

为了探究NH4+缓解龙葵Cd胁迫的机制,研究用NMT检测了根和根原生质体中的Cd2+净流速(图1)。结果表明,Cd2+内流在距离根尖大于2 mm的位置相对稳定,范围为5-10 pmol cm−2s−1。Cd2+的内流集中在分生区,其次是伸长区和成熟区;此外,在根毛中Cd2+流速较弱,而在根冠没有发现Cd2+流。NH4+处理的根部分生区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理;在伸长区,NH4+和NO3-处理之间的Cd2+内流无显著差异。在Cd处理24 h和5 d后,NH4+处理后的根伸长区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理。为了评估细胞壁对Cd2+流速的影响,作者从根中提取了原生质体。结果表明,NH4+处理的原生质体Cd2+内流速率比硝酸盐处理弱。此外,用50 μM CdCl2瞬时添加或40 min预处理,均可观察到NH4+处理的植株根部分生区较低的Cd2+内流(图2)。这些结果表明,NH4+减少了根分生区和伸长区Cd2+净内流速率。

图1. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

图2. 不同形式氮条件下,50 μM CdCl2处理对龙葵根部Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

为了进一步探究了Cd处理对龙葵根系中H+流速的影响,研究用NMT检测了了根和根原生质体中的H+净流速(图3)。结果表明,在距根尖1 mm处,NH4+处理H+内流显著低于NO3-处理。净H+内流在分生区和伸长区最高,这与Cd2+流量的模式相似。成熟区H+内流较弱,而在根毛或根冠未检测到H+内流。此外,25 μM CdCl2显著抑制了H+内流。NH4+对根部H+的抑制作用显著高于NO3-处理。NH4+处理中原生质体中的H+内流速率弱于NO3-处理。这些结果表明,NH4+减少了龙葵根分生区和伸长区的净H+内流。

图3. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体H+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 在Cd胁迫下植物在NH4+营养比NO3-营养更好地保持生长和光合性能。NO3-处理的地上部分干重显著高于NH4+处理,而两种不同形态氮处理的根干重无显著差异;在Cd胁迫下,NH4+处理的龙葵地上部分干重显著高于NO3-处理;在Cd胁迫下,NO3-处理后幼苗叶片的An和Vc, max显著降低,而NH4+处理后这些参数没有变化;此外,Cd胁迫导致NO3-处理中qP显著降低,qN显著增加;然而,在NH4+处理中,-Cd和+Cd处理之间没有显著变化;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以维持龙葵正常的光合能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能降低龙葵根系对Cd的吸收。NH4+处理的地上部分和根中的Cd含量低于NO3-处理;同样,NH4+处理的根细胞汁液中Cd浓度和Cd2+的转运能力均低于NO3-处理;Cd特异性荧光探针显示,NH4+处理的根尖和根原生质体的荧光强度低于NO3-处理;这些结果表明,NH4+处理比NO3-处理具有更强的根系Cd解毒能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中Cd2+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中H+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能增加根部细胞壁中Cd的固定。NH4+处理的细胞壁Cd积累显著高于NO3-处理,NH4+处理的细胞壁中果胶和HC1(半纤维素组分1)的含量均高于NO3-处理;与细胞壁成分的变化一样,NH4+处理中HC1和果胶中的Cd积累远高于NO3-处理;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以通过提高Cd在龙葵根部细胞壁的固定化来缓解Cd的毒性。
  • 扩张蛋白和Cd转运相关基因在不同形式的氮条件下的表达水平。与NO3-处理相比,NH4+处理的根部SnExp表达上调;Cd胁迫导致NO3-处理地上部分SnExp转录水平显著增加;外源加入Cd后,NO3-处理的SnIRT表达显著高于NH4+处理;NO3-处理下,Cd显著诱导了龙葵根和地上部分SnZRT的表达;此外,NH4+处理根和地上部分中SnHMA的表达量高于NO3-处理;在根部,添加Cd显著诱导了SnHMA的表达,而在NO3-和NH4+处理,SnHMA的表达没有显著差异;Cd添加显著诱导NO3-处理植株SnHMA的表达,而抑制NH4+处理植株SnHMA的表达;在根部,NH4+处理导致SnMTP表达高于NO3-处理;Cd添加后,NO3-处理的根中SnMTP表达增加,而NH4+处理后表达降低;此外,Cd处理对根和地上部分SnNramp表达没有显著影响;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+降低了根部SnIRTSnZRT的表达,以及地上部分SnZRTSnHMA的表达,从而减轻了Cd的毒性。

 

结论

     综上所述,通过光合和生物量测定的生理和分子分析,利用非损伤微测技术、镉荧光染色、生化方法和实时定量PCR,证明了铵根比硝酸根更能提高植株的Cd耐受性。铵根缓解Cd毒性可能归因于以下原因:(1)铵根通过降低Cd转运基因,根部SnIRTSnZRT,地上部分SnZRTSnHMASnMTP转录水平,从而降低Cd吸收和积累;(2)铵根对Cd积累的减少也伴随着根细胞壁中Cd与果胶和半纤维素组分1结合的增加;(3)上调SnExp表达有助于增强铵根条件下Cd耐受性(图4)因此,与硝酸根相比,铵根减轻了超积累诱导的龙葵生长迟缓和光合作用损伤。

图1. 相比于硝酸根,铵根通过减少根中的Cd内流和增加细胞壁中的Cd固定,减轻超积累龙葵Cd毒性的机制示意图。

 

测试液

2 mM KNO3, 25 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 25 μM CdCl2, pH 5.8
2 mM KNO3, 50 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 50 μM CdCl2, pH 5.8
文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421029162?via%3Dihub

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:38


文献电子报 » NMT昆虫研究

AQUAT TOXICOL:约克大学丨盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响

  • 期刊:Aquatic toxicology
  • 主题:盐污染淡水对昆虫渗透调节和气管鳃功能的影响(Na+流)
  • 标题:Impact of salt-contaminated freshwater on osmoregulation and tracheal gill function in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida
  • 影响因子:3.884
  • 检测指标: Na+流速
  • 检测部位:气管鳃丝中心轴
  • Na+流实验处理方法:

长约20mm的蜉蝣在FW(Freshwater)对照条件或SCW(Salt-contaminated water)处理7天

  • Na+流实验测试液成份:

0.5mM NaCl,206.5mM N-甲基-D-葡糖胺(NMDG)

  • 通讯作者:约克大学Andrew Donini、Fargol Nowghani

 

英文摘要

The impact of freshwater (FW) salinization on osmoregulation as well as tracheal gill morphology and function was examined in nymphs of the mayfly Hexagenia rigida following exposure to salt contaminated water (SCW, 7.25 g/l NaCl) for a 7-day period.

Ionoregulatory homeostasis was perturbed in SCW exposed H. rigida nymphs as indicated by increased hemolymph Na+, K+ and Cl− levels as well as hemolymph pH and water content. Despite this, SCW did not alter gill Na+-K+-ATPase (NKA) or V-type H+-ATPase (VA) activity. In addition, NKA and VA immunolocalization in gill ionocytes did not show alterations in enzyme location or changes in ionocyte abundance.

The latter observation was confirmed using scanning electron microscopy (SEM) to examine exposed tracheal gill ionocyte numbers. Ionocyte surface morphometrics also revealed that SCW did not change individual ionocyte surface area or ionocyte fractional surface area. Nevertheless, analysis of Na+ movement across the tracheal gill of mayfly nymphs using scanning ion-selective electrode technique indicated that FW nymphs acquired Na+ from surrounding water, while tracheal gills of SCW nymphs had the capacity to secrete Na+.

Because Na+ secretion across the gill of SCW-exposed animals occurred in the absence of any change in (1) NKA and VA activity or (2) ionocyte numbers/surface exposure, it was reasoned that Na+ movement across the gill of SCW animals may be occurring, at least in part, through the paracellular pathway. The ultrastructure of tracheal gill septate junctions (SJs) supported this idea as they exhibited morphological alterations indicative of a leakier pathway. Data provide a first look at alterations in osmoregulatory mechanisms that allow H. rigida nymphs to tolerate sub-lethal salinization of their surroundings.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在暴露于盐污染的水(SCW,7.25g / l NaCl)7天后,在may fly(Hexflynia rigida)的若虫中检查淡水(FW)盐化对渗透调节以及气管鳃形态和功能的影响。

在SCW暴露的H. rigida若虫中扰乱了离子调节的体内平衡,如血淋巴Na+,K+和Cl-水平增加以及血淋巴pH和水含量所示。尽管如此,SCW没有改变鳃Na+ -K+ -ATP酶(NKA)或V型H+ -ATP酶(VA)活性。此外,鳃离子细胞中的NKA和VA免疫定位没有显示酶位置的改变或离子细胞丰度的变化。

使用扫描电子显微镜(SEM)确认后一观察结果以检查暴露的气管鳃离子细胞数。离子细胞表面形态测量也表明,SCW没有改变个体离子细胞表面积或离子细胞分数表面积。然而,使用扫描离子选择性电极技术分析穿过may may若虫的气管鳃的Na+运动表明FW若虫从周围水中获得Na+,而SCW若虫的气管鳃具有分泌Na+的能力。

因为在SCW暴露的动物的鳃上Na+分泌发生在(1)NKA和VA活性或(2)离子细胞数量/表面暴露没有任何变化的情况下,因此推测在SCW动物的鳃上Na+运动可能是至少部分地通过细胞旁路径发生。气管鳃隔膜交界处(SJs)的超微结构支持这一观点,因为它们表现出指示渗漏途径的形态学改变。数据首次提供了渗透调节机制的改变,这些改变使得H. rigida若虫能够耐受其周围环境的亚致死盐化。

结果表明,在RI至RVI六个不同区域,沿着蜉蝣的鳃在空间上检查Na+转运(图A)。在所测量的所有6个区域中,蜉蝣的鳃从周围的水中吸收Na+。在前4个鳃区域(RI-RIV)Na+吸收速率大于RV、RVI。相反,发现SCW蜉蝣的鳃在所检查的所有6个区域中分泌Na+,并且分泌速率的空间差异是显着的(图C),来自近端的前两个区域RI和RII比后4个区域的分泌速率要大很多。(图C)。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166445X18310634?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-04 10:20


文献电子报 » NMT铵毒研究

PP兰大何凯:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒

基本信息

  • 主题:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT毒理研究创新平台
  • 标题:Kinase SnRK1.1 Regulates nitrate channel SLAH3 Engaged in Nitrate-Dependent Alleviation of Ammonium Toxicity
  • 作者:兰州大学何凯、孙豆豆

 

检测离子/分子指标

NO3-

 

检测样品

拟南芥根成熟区

 

中文摘要(谷歌机翻)

硝酸盐(NO3-)和铵(NH4+)是植物主要的无机氮(N)供应源,但NH4+作为唯一或主导的N源在许多植物中引起生长抑制,称为铵毒。少量NO3-能显著减轻铵毒性,阴离子通道SLAC1同系物3 ( SLAH3 )参与了这一过程,但SLAH3如何调节硝酸盐依赖性缓解铵毒性的机理细节仍不清楚。在本研究中,我们在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中发现SnRK1.1是一个SLAH3的中间调节因子,参与能量平衡和各种胁迫应答。本研究的结果表明SNF1相关蛋白激酶1(SnRK1.1)作为SLAH3的负调节因子发挥作用。激酶分析表明SnRK1.1在S601位点强烈磷酸化SLAH3的C端。在高NH4+/低pH条件下,SLAH3S601中的磷酸模拟化(phospho-mimetic)和磷酸化死亡突变(phospho-dead mutations)导致slah3勉强获救(rescued)的表型和完全互补的表型。此外,SnRK1.1在高NH4+/低pH条件下从细胞质向细胞核转移。高铵胁迫下SnRK1.1从胞浆向胞核的转运解除了对SLAH3的抑制,从而使SLAH3介导的NO3-外排导致高NH4+/低pH胁迫的缓解。本研究揭示了C端磷酸化在SLAH3调控中也起着重要作用,为硝酸盐依赖减轻植物铵毒提供了新的见解。

 

离子/分子流实验处理

8日龄幼苗处理溶液(1 mM KNO3, 10 mM NH4Cl, pH 4.5)处理2 h

对照处理溶液:1 mM KNO3, 1 mM NH4Cl, pH 5.7

 

离子/分子流实验结果

为了进一步了解SLAH3 S601位点的生理作用,研究采用非损伤微测技术(NMT)对硝酸盐流速进行了分析。为检验Cl-是否干扰NMT系统中NO3-的检测,在无幼苗的情况下分别检测测试液1(1 mM KNO3, 0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)和测试液2(1 mM KNO3, 1.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)中NO3-的浓度和净流速。Cl-的存在不干扰NO3-的检测(图2)。其次,本研究检测了根尖附近成熟区的NO3-净流速(图1A,图3A)。对Col-0、slah3-3、slah3-4幼苗和所有互补株系在1/2 MS培养基上生长8 d后转入高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 10 mM NH4+, pH 4.5)或非高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 1 mM NH4+, pH 5.7)2 h后进行检测。在6 min内检测到来自植物根系的NO3-流速(图1B,图3B)。在高NH4+/低pH胁迫下,Col-0的NO3-外排速率平均值约为93 pmol cm-2s-1,slah3突变体的NO3-外排速率平均值约为0 pmol cm-2s-1。slah3-4背景下的互补株系SLAH3和SLAH3 S601A显示出与Col-0植株类似的硝酸盐外排。相比之下,slah3-4背景下互补株系SLAH3 S601D的硝酸盐外排与slah3突变体相似(图1B)。此外,在非高NH4+/低pH胁迫下,所有植物的硝酸盐外排相似,NO3-外排速率的平均值均在0 pmol cm-2s-1左右(图3)。这些结果表示SLAH3的S601在高NH4+/低pH胁迫下对硝酸盐外排起重要的调节作用。

图1. SLAH3 S601对高铵/低pH条件下根系成熟区NO3-净流速的影响

图2. Cl-的存在不影响NMT分析中NO3-的测定

图3. 在非高铵/低pH条件下不影响NO3-净流速

 

其他实验结果

  • 蛋白激酶SnRK1.1是能量信号和胁迫响应的中心调节器,与SLAH3的C端相互作用。
  • SnRK1.1在体内与SLAH3相互作用。
  • SnRK1.1可以潜在地作为根部的SLAH3调控器发挥作用。
  • SnRK1.1参与了硝酸盐依赖性缓解铵毒性的过程,很可能通过负调控SLAH3来促进这一过程。
  • SLAH3是SnRK1.1调控黑暗中下胚轴生长的必要条件。
  • SnRK1.1在体外磷化SLAH3-C端。
  • SnRK1.1磷酸化SLAH3的S601在高铵响应中起重要作用。
  • 高铵胁迫导致SnRK1.1在细胞核内积累。

 

结论

本研究推测SLAH3可能通过N端磷酸化而被激活,但通过SnRK1.1介导的C端S601磷酸化而被抑制。然而,硝态氮依赖缓解铵毒过程中调节SLAH3的激活剂尚未确定。S601磷酸化是否直接调控SLAH3的通道活性还有待进一步明确。此外,S601磷酸化也可能导致其他调节成分也直接参与SLAH3通道的活性调节。

 

测试液

1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,兰州大学草科院、生科院分别于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab057

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:51


文献电子报 » NMT S型阴离子通道/SLAC研究

PP兰大何凯:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒

基本信息

  • 主题:NMT发现阴离子通道调节因子调节硝酸盐通道促硝酸盐外排缓解植物铵毒
  • 期刊:Plant Physiology
  • 影响因子:6.902
  • 研究使用平台:NMT毒理研究创新平台
  • 标题:Kinase SnRK1.1 Regulates nitrate channel SLAH3 Engaged in Nitrate-Dependent Alleviation of Ammonium Toxicity
  • 作者:兰州大学何凯、孙豆豆

 

检测离子/分子指标

NO3-

 

检测样品

拟南芥根成熟区

 

中文摘要(谷歌机翻)

硝酸盐(NO3-)和铵(NH4+)是植物主要的无机氮(N)供应源,但NH4+作为唯一或主导的N源在许多植物中引起生长抑制,称为铵毒。少量NO3-能显著减轻铵毒性,阴离子通道SLAC1同系物3 ( SLAH3 )参与了这一过程,但SLAH3如何调节硝酸盐依赖性缓解铵毒性的机理细节仍不清楚。在本研究中,我们在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中发现SnRK1.1是一个SLAH3的中间调节因子,参与能量平衡和各种胁迫应答。本研究的结果表明SNF1相关蛋白激酶1(SnRK1.1)作为SLAH3的负调节因子发挥作用。激酶分析表明SnRK1.1在S601位点强烈磷酸化SLAH3的C端。在高NH4+/低pH条件下,SLAH3S601中的磷酸模拟化(phospho-mimetic)和磷酸化死亡突变(phospho-dead mutations)导致slah3勉强获救(rescued)的表型和完全互补的表型。此外,SnRK1.1在高NH4+/低pH条件下从细胞质向细胞核转移。高铵胁迫下SnRK1.1从胞浆向胞核的转运解除了对SLAH3的抑制,从而使SLAH3介导的NO3-外排导致高NH4+/低pH胁迫的缓解。本研究揭示了C端磷酸化在SLAH3调控中也起着重要作用,为硝酸盐依赖减轻植物铵毒提供了新的见解。

 

离子/分子流实验处理

8日龄幼苗处理溶液(1 mM KNO3, 10 mM NH4Cl, pH 4.5)处理2 h

对照处理溶液:1 mM KNO3, 1 mM NH4Cl, pH 5.7

 

离子/分子流实验结果

为了进一步了解SLAH3 S601位点的生理作用,研究采用非损伤微测技术(NMT)对硝酸盐流速进行了分析。为检验Cl-是否干扰NMT系统中NO3-的检测,在无幼苗的情况下分别检测测试液1(1 mM KNO3, 0.1mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)和测试液2(1 mM KNO3, 1.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0)中NO3-的浓度和净流速。Cl-的存在不干扰NO3-的检测(图2)。其次,本研究检测了根尖附近成熟区的NO3-净流速(图1A,图3A)。对Col-0、slah3-3、slah3-4幼苗和所有互补株系在1/2 MS培养基上生长8 d后转入高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 10 mM NH4+, pH 4.5)或非高NH4+/低pH条件(1 mM NO3-, 1 mM NH4+, pH 5.7)2 h后进行检测。在6 min内检测到来自植物根系的NO3-流速(图1B,图3B)。在高NH4+/低pH胁迫下,Col-0的NO3-外排速率平均值约为93 pmol cm-2s-1,slah3突变体的NO3-外排速率平均值约为0 pmol cm-2s-1。slah3-4背景下的互补株系SLAH3和SLAH3 S601A显示出与Col-0植株类似的硝酸盐外排。相比之下,slah3-4背景下互补株系SLAH3 S601D的硝酸盐外排与slah3突变体相似(图1B)。此外,在非高NH4+/低pH胁迫下,所有植物的硝酸盐外排相似,NO3-外排速率的平均值均在0 pmol cm-2s-1左右(图3)。这些结果表示SLAH3的S601在高NH4+/低pH胁迫下对硝酸盐外排起重要的调节作用。

图1. SLAH3 S601对高铵/低pH条件下根系成熟区NO3-净流速的影响

图2. Cl-的存在不影响NMT分析中NO3-的测定

图3. 在非高铵/低pH条件下不影响NO3-净流速

 

其他实验结果

  • 蛋白激酶SnRK1.1是能量信号和胁迫响应的中心调节器,与SLAH3的C端相互作用。
  • SnRK1.1在体内与SLAH3相互作用。
  • SnRK1.1可以潜在地作为根部的SLAH3调控器发挥作用。
  • SnRK1.1参与了硝酸盐依赖性缓解铵毒性的过程,很可能通过负调控SLAH3来促进这一过程。
  • SLAH3是SnRK1.1调控黑暗中下胚轴生长的必要条件。
  • SnRK1.1在体外磷化SLAH3-C端。
  • SnRK1.1磷酸化SLAH3的S601在高铵响应中起重要作用。
  • 高铵胁迫导致SnRK1.1在细胞核内积累。

 

结论

本研究推测SLAH3可能通过N端磷酸化而被激活,但通过SnRK1.1介导的C端S601磷酸化而被抑制。然而,硝态氮依赖缓解铵毒过程中调节SLAH3的激活剂尚未确定。S601磷酸化是否直接调控SLAH3的通道活性还有待进一步明确。此外,S601磷酸化也可能导致其他调节成分也直接参与SLAH3通道的活性调节。

 

测试液

1 mM KNO3, 0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,兰州大学草科院、生科院分别于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab057

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 08:51


文献电子报 » NMT外向钾通道研究

集大谢潮添:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫

基本信息

  • 主题:NMT发现H2O2和Ca2+调控坛紫菜排Na+保K+应答盐胁迫
  • 期刊:Journal of Applied Phycology
  • 影响因子:3.016
  • 研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
  • 标题:Salt stress-induced H2O2 and Ca2+ mediate K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis
  • 第一作者:王文磊、邢磊;通讯作者:谢潮添,集美大学

 

检测离子/分子指标

Na+,K+,H2O2,Ca2+

 

检测样品

坛紫菜叶状体

 

中文摘要

集美大学谢潮添教授课题组2019年在Algal Research(IF:4.008)上发表的题为“K+ and Na+ transport contribute to K+/Na+ homeostasis in Pyropia haitanensis under hypersaline stress”的文章首次从离子转运的角度报道了紫菜的耐盐机制。文章以坛紫菜为材料,结果表明,110‰盐胁迫下藻体仍能维持较高的K+/Na+。进一步通过NMT分析发现,藻体主要通过激活PM H+泵,驱动Na+/H+逆向转运体将细胞质外的Na+排出到质外体中,并通过去极化激活的外向整流型K+通道部分缓解K+的损失,从而维持较高的K+/Na+比值应对高盐胁迫。

同时,团队前期研究发现,维持氧化还原平衡在坛紫菜应答盐胁迫中同样至关重要。但是,活性氧(ROS)的信号作用与K+/Na+稳态之间的联系仍缺乏研究。

本文研究分析了高盐条件下坛紫菜H2O2的产生及其对K+、Na+和Ca2+转运的影响。高盐胁迫(110‰, 15 min)使坛紫菜细胞内H2O2含量和外排速率迅速增加,这与超氧化物歧化酶活性的迅速增加相一致。盐胁迫诱导Na+外排和Ca2+内流的增加受到NADPH氧化酶抑制剂(DPI)或ROS清除剂(DMTU)的显著抑制。同时,质膜Ca2+通道抑制剂(verapamil)使Na+外排减少。这表明NADPH氧化酶介导产生的H2O2可能通过调控Ca2+依赖的Na+/H+逆向转运体促进盐胁迫下坛紫菜叶状体的Na+外排。此外,盐诱导的H2O2增强了K+外排,而外源Ca2+缓解了K+外排。H2O2和Ca2+可能独立调控坛紫菜的K+稳态。H2O2诱导的K+渗漏可能诱导细胞从正常的代谢活动转向与适应和修复相关的代谢活动。本研究为阐明潮间带海藻应答盐胁迫中ROS信号与离子稳态的关系提供了新见解。

 

离子/分子流实验处理

H2O2

1. 110‰高盐胁迫(S110)处理30 min

2. 对照(S30)+1 mM H2O2处理30 min

3. S110+10 μM DPI处理30 min

4. S110+10 mM DMTU处理30 min

5. S110+100 μM verapamil处理30 min

 

Na+,K+,Ca2+

1. S110处理15 min

2. S30+1 mM H2O2处理15 min

3. S110+10 μM DPI处理15 min

4. S110+10 mM DMTU处理15 min

5. S110+1 mM H2O2处理15 min

 

离子/分子流实验结果

H2O2在S110处理下显著外排(图1A),平均外排速率为93.71 pmol cm-2s-1,显著高于对照组(S30)(图1F)。与S110处理相比,DPI和DMTU处理使H2O2的外排速率显著降低,平均流速分别为43.89 pmol cm-2s-1和-2.77 pmol cm-2s-1(图1C, D, F)。此外,S30和S30+H2O2处理间差异不显著,平均流速分别为-0.94 pmol cm-2s-1和4.32 pmol cm-2s-1(图1B, F)。Ca2+通道抑制剂verapamil的加入使H2O2外排速率从93.71 pmol cm-2s-1降低到14.20 pmol cm-2s-1(图1E, F)。

图1. 高盐和抑制剂对坛紫菜净H2O2流速的影响

S110处理显著诱导了Na+外排。进一步分析发现,S30和S110处理下的Na+平均外排速率分别为-1901.92 pmol cm-2s-1和6691.27 pmol cm-2s-1(图2A, F)。DMTU的加入显著降低了S110诱导的Na+外排速率,甚至在某些时间点产生内流(S110+ DMTU, 图2C)。在高盐胁迫下,DPI也显著抑制了叶状体的Na+外排(S110+DPI, 图2D)。此外,S110+H2O2处理显著提高了叶状体的Na+外排,而S30+H2O2对叶状体的Na+外排没有明显的增强作用(图2B, E, F)。

图2. 高盐和抑制剂对坛紫菜Na+流速的影响

虽然高盐胁迫会引起坛紫菜叶状体K+外渗(图3A),但外源DMTU或DPI的加入明显抑制了K+外排(图3C, D)。在S30处理中添加外源H2O2显著诱导了坛紫菜叶状体的K+外排(图3B),而在S110处理下H2O2对叶状体的K+外排无显著影响(图3E)。S30、S110、S110+DMTU、S11+DPI、S30+H2O2和S110+H2O2处理下的平均K+外排速率分别为-155.59、935.66、362.57、277.68、1121.70和654.74pmol cm-2s-1(图3F)。

图3. 高盐和抑制剂对坛紫菜K+流速的影响

正常条件下,坛紫菜叶状体Ca2+流速在0 pmol cm-2s-1左右波动,而在高盐胁迫下Ca2+则显著内流(图4A)。S30和S110处理下Ca2+平均流速分别为-3.77和-167.73 pmol cm-2s-1(图4D)。S30加外源H2O2处理后叶状体的Ca2+内流,内流速率为-13.98 pmol cm-2s-1(图4B)。ROS清除剂DMTU能显著抑制盐胁迫诱导的坛紫菜Ca2+内流(图4C),平均流速为-19.93 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的11.90%(图4E)。NADPH氧化酶抑制剂DPI(图4D)抑制了盐胁迫诱导的Ca2+内流,流速为-49.42 pmol cm-2s-1,仅为S110处理的29.46%(图4E)。当verapamil抑制Ca2+内流时,Na+外排减少。此外,外源Ca2+缓解了S110处理下坛紫菜细胞K+的外排(图5)。

图4. 高盐和抑制剂对坛紫菜Ca2+流速的影响

图5. 高盐条件下,Ca2+对坛紫菜的Na+和K+流速的影响

 

其他实验结果

  • 0.1 mM DMTU、10 μM DPI和10 mM Ca2+浓度对缓解S110处理产生的不利影响最有效。
  • SOD活性和H2O2含量呈正相关。

 

结论

综上所述,高盐胁迫处理15 min内NADPH氧化酶和SOD介导的H2O2产生激活了坛紫菜的防御反应。盐诱导的H2O2促使Ca2+内流,激活了坛紫菜细胞Na+逆向转运。此外,H2O2增强了盐胁迫下坛紫菜细胞的K+渗漏,但外源Ca2+缓解了这种盐诱导的K+外排。因此,在高盐条件下,H2O2和Ca2+可能独立影响坛紫菜K+的转运。本文为植物抗高盐机理提供了新的思路。

 

测试液

360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.1 mM CaCl2, pH 8.1

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,集美大学水产学院于2017年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1007/s10811-020-02284-0

 

感谢本文一作,集美大学王文磊副教授供稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 09:18


文献电子报 » NMT质子泵研究

MP郭岩、雷晓光:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

基本信息

主题:NMT发现PI4P/PI动态调控质子泵、Na-H逆向转运体活性 调节植物耐盐

期刊:Molecular Plant

影响因子:13.164

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Dynamic changes of phosphatidylinositol and phosphatidylinositol 4-phosphate levels modulate H+-ATPase and Na+/H+antiporter activities to maintain ion homeostasis in Arabidopsis under salt stress

作者:北京大学雷晓光、XiuliHan,中国农业大学郭岩、杨永青、马亮

 

检测离子/分子指标

Na+、H+

 

检测样品

拟南芥根分生区,距根尖120 μm 根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

在环境变化下,植物的代谢物会动态地改变和分布。然而,目前人们对代谢产物在植物逆境响应中如何改变功能的还很不清楚。盐胁迫下维持离子稳态需要协调激活PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体这两种中枢调节物质。本文采用生物引导分离方法,鉴定了影响PM H+-ATPase和Na+/H+逆向转运体活性的内源性小分子,发现磷脂酰肌醇(PI)通过直接与PM H+-ATPase AHA2的C端结合而抑制拟南芥在非胁迫条件下PM H+-ATPase的活性。盐胁迫下,磷脂酰肌醇4-磷酸(PI4P)/PI比值升高,PI4P结合并激活PM Na+/H+逆向转运体活性。PI更倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。同样,pis1突变体的PI水平降低,表现出PM H+-ATPase活性和耐盐性增强;而pi4kβ1突变体的PI4P水平降低,表现出PM Na+/H+逆向转运体活性和耐盐性减弱。综上所述,本文揭示了拟南芥在盐胁迫下PI与PI4P之间的动态变化,对于维持离子稳态以保护植物免受不利环境条件的影响至关重要。

离子/分子流实验处理

H+:7日龄拟南芥幼苗在含有75 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
Na+:7日龄拟南芥幼苗在含有100 mM NaCl的MS培养基中培养24 h。
离子/分子流实验结果
使用非损伤微测技术(NMT)检测Col-0, pis1-1, pis1-2,COM1 and COM2的H+流速。将7日龄幼苗转入含75 mM NaCl(pH 8.1)的MS培养基中培养24 h,测定根尖H+流速。pis1-1pis1-2植物的H+流速与Col-0相比显著增加,而COM1COM2植物的H+流速与Col-0植物相同(图1C, D)。因此,在PI含量减少的pis1突变体中,PM H+-ATPase活性增加,表明PI在体内抑制了PM H+-ATPase的活性。

图1. Col-0、pis1-1pis1-2COM1COM2根尖的净H+外排速率。正值代表H+外排。

在100 mM NaCl预处理24 h后,用NMT检测Col-0外排明显减少,而COM1COM2互补系的Na+外排被恢复到WT水平(图2C, D)。

图2. Col-0、pi4kβ1COM1COM2根尖的净Na+外排速率。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

  • 采用生物引导分离方法对拟南芥Col-0幼苗粗提物进行分离,通过质谱等分析,发现PI能结合并调节PM H+-ATPase活性。

  • 外源PI可能通过抑制PMH+-ATPase活性而抑制植物和酵母生长。

  • PI在正常条件下可能维持PM H+-ATPase活性的自抑制状态。

  • PI通过直接特异性的结合在PM H+-ATPase AHA2的C端,在AHA2 CS931位点的磷酸化增强了PI-AHA2的结合亲和力,在非胁迫条件下抑制PM H+-ATPase活性。

  • 为了确定PI是否也抑制植物中体内的PM H+-ATPase活性,从拟南芥生物资源中心获得了两个编码拟南芥PI合成关键酶的T-DNA插入突变体pis1-1pis1-2,利用遗传学证据表明,内源性PI负调控PM H+-ATPase活性。

  • PI生物合成调控通过调节PM H+-ATPase活性参与植物盐胁迫响应。

  • PI4P不影响PI介导的抑制PM H+-ATPase活性,对PI与AHAC的结合活性也没有影响。

  • 质膜中PI的含量远高于PI4P,且在盐胁迫下PI4P和PI(4,5)P2的含量较非盐胁迫下显著增加,PI4P/PI比值在盐胁迫下升高。

  • 盐胁迫下,PI被代谢成PI4P,并释放PM H+-ATPase的活性以提供质子梯度;同时,PI4P激活PM Na+/H+逆向转运体的活性,将Na+运出细胞。

  • PI倾向于与PM H+-ATPase的非活性形式结合,而PI4P倾向于与Na+/H+逆向转运体的活性形式结合。在pi4kβ1突变体(PI4Kβ1是PI合成PI4P的关键酶)中,PI4P水平降低,PM Na+/H+逆向转运体活性降低,耐盐胁迫能力下降。

  • 内源性PI4P可激活质膜Na+/H+逆向转运体的活性。

  • 拟南芥内源性PI4P参与调控PM Na+/H+逆向转运体在盐胁迫下的活性。

  • 内源性PI4P正调节PM Na+/H+逆向转运体活性。

  • PI4P更倾向与高度活化的SOS1结合,这也许是为了在盐胁迫下维持或激活SOS1的活性。

  • NaCl处理可诱导PI4K激酶活性,增加质膜中PI4P含量。

结论
本研究通过生物引导分离法鉴定了一个内源性脂质分子PI,它与PM H+-ATPase结合,并在非胁迫条件下抑制其活性,在盐胁迫下,PI与PM H+-ATPase解离,进而降低其抑制作用,使PM H+-ATPase被激活。根据这一观点,PI4K激酶的活性被盐胁迫诱导,将PI代谢成PI4P,后者结合并激活PM Na+/H+逆向转运体SOS1。PM H+-ATPase活性的增加产生了一个跨膜质子梯度,直接激活SOS1,将Na+运出细胞(图3G)。本研究揭示植物通过调节代谢物的变化来协同调节关键酶活性,使植物能够对逆境胁迫做出响应。
图3. PI和PI4P动态变化如何在调节离子稳态中发挥关键作用的模型。

测试液

0.1 mM CaCl2,0.3 mM MES,0.5mM KCl,pH 6.0

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学分别于2019、2020年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.07.020

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:22


iScience福建农林许卫锋:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

基本信息

主题:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

期刊:iScience

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:MNSs-mediated N-glycan processing is essential for auxin homeostasis in Arabidopsis roots during alkaline response

作者:福建农林大学许卫锋、夏天雨

 

检测离子/分子指标

H+

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距离根尖520~850 μm根表上的点)

 

中文摘要

内质网(ER)内腔和顺式高尔基体的早期步骤包括Ⅰ类α-甘露糖苷酶(MNSs)对N-聚糖的修调,它们在根系生长和胁迫响应中起关键作用。本研究发现mns1 mns2 mns3突变体中的根系生长抑制在碱性条件下得到了部分修复,而阻断生长素运输的抑制剂处理抵消了这种碱性条件维持的根系生长。进一步研究发现,在mns1 mns2 mns3中,吲哚-3-乙酸(IAA)在正常条件下检测不到,而在碱性条件下恢复到正常水平,证实了N-糖肽谱结果,其中N-糖肽与IAA的生物合成、氨基酸结合物的水解有关,响应结果显示mns1 mns2 mns3在正常和碱性条件下具有不同的丰度。总之,本结果表明,在对碱性胁迫的响应中,拟南芥内质网和顺式高尔基体中MNSs介导的N-聚糖加工,与维持生长素的稳态和运输有关。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH 6.0或pH 8.2的培养基生长10 d

 

离子/分子流实验结果

 

有研究表明,植物根系中的质子流速在维持根系生长和促进植物对包括碱性胁迫在内的多种胁迫的响应中起着至关重要的作用。为了研究碱性pH是否可能恢复mns1 mns2 mns3突变体的根系生长,研究采用非损伤微测技术(NMT)测量了净质子流速。研究发现,10日龄WT主根伸长区的质子外排,在正常条件下和碱性pH条件下没有显著差异;相比之下,mns1 mns2 mns3突变体在正常pH 6.0时,根尖伸长区出现了质子内流,在碱性pH 8.2时出现了质子外排(图2A),表明碱性处理诱导了质子流速由内向外的转换。这些结果证实了在mns1 mns2 mns3中,根尖的质子分泌可能在维持根系再碱性条件下生长中起到关键作用。

图1. 碱性条件下,mns1 mns2 mns3突变体的根尖质子分泌恢复。正值代表H+外排,负值代表H+内流。

 

其他实验结果

  • 外源pH值能够影响mns1 mns2 mns3突变体的根表型。

  • mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下维持根系表型是由于缺乏α-1,2甘露糖苷酶引起的。

  • PMH+-ATPase活性不足以维持mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下根的生长。

  • mns1 mns2 mns3突变体中,生长素的极性运输参与了维持碱性条件下根系的生长。

  • 碱性胁迫对mns1 mns2 mns3突变体的N-糖蛋白组产生影响。

  • 在pH 6.0时,mns1 mns2 mns3突变体中没有检测到IAA,表明IAA运输到根伸长区较少,导致生长素信号传导和基因表达发生改变,在pH 8.2时,再次检测到生长素。

 

结论

研究试图用酸生长理论解释mns1 mns2 mns3突变体在碱性条件下保持根系生长现象:在正常生长条件下(pH 6.0),生长素水平过低(尽管是质子内流)导致mns三突变体根系生长受到抑制;而在碱性条件下(pH 8.2),生长素稳态相关N-糖肽的丰度发生改变,生长素水平随着质子泵入质外体而恢复,进而能够维持mns1 mns2 mns3突变体的根系生长(图2)。

图2. 在mns1 mns2 mns3突变体中碱性条件维持根系生长的模型。MNS1-3的突变导致大多数N-连接糖蛋白(包括生长素稳态相关的N-连接糖蛋白)的N-聚糖结构为Man9GlcNAc2,这些蛋白的稳定性、定位和功能可能因此受到影响。在pH 6.0条件下,mns1mns2 mns3突变体根系细胞中的生长素水平极低并可观察到质子内流,导致根系生长受抑制。在pH 8.2条件下,生长素水平可能因生长素稳态相关的N-糖肽丰度降低而恢复,从而诱导质子外排并部分恢复根系生长。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, pH 6.0

0.1 mM CaCl2, pH 8.2

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104298

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:47


文献电子报 » NMT活体IAA研究

PPB山农:NMT发现IAA可促草莓排Na+​保K+缓解盐胁迫

基本信息

主题:NMT发现IAA可促草莓排Na保K缓解盐胁迫

期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:3.72

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Auxin alters sodium ion accumulation and nutrient accumulation by playing protective role in salinity challenged strawberry

作者:山东农业大学李玲、杨超、张蕊

 

检测离子/分子指标

Na+、K+

 

检测样品

草莓根

中文摘要(谷歌机翻)

土壤中的高盐会影响草莓产量和果实品质,生长素诱导的植物对土壤盐渍化的响应会增强。本研究表明,外源施加IAA可以部分缓解草莓幼苗的应激反应。细胞学分析表明,在高盐条件下,草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

 

离子/分子流实验处理

6日龄草莓幼苗100 mM NaCl、100 μM NaCl+0.57 mM IAA、0.57 mM IAA处理3 d或6 d。
离子/分子流实验结果
不同处理下,Na+流速和Na+含量的变化趋势相同。处理6 d后,与对照相比,NaCl和NaCl+IAA均增加了根(图1D)和叶片(图1C)的Na+流速,但与NaCl+IAA处理相比,根系Na+流速对NaCl的响应更高。在叶片中,结果相反。NaCl处理下Na+流速增幅较大,叶片与根系相比增加了5.5倍,NaCl+IAA处理下叶片比根系增加11倍。

不同处理下K+流速与K+含量的变化趋势相同,NaCl处理下,叶片和根系K+流速均高于其他3个处理。

图1. 高盐条件下,第3天添加生长素可促进草莓根系Na+外排,第6天添加生长素可促进草莓叶片Na+外排。高盐度条件下草莓根系K+流速在第6天被生长素的添加所抑制。(A)(E)第3天草莓叶片Na+流速(A)和K+流速(E),(B)(F)第3天草莓根系Na+流速(B)和K+流速(F),(C)(G)第6天草莓叶片Na+流速(C)和K+流速(G),(D)(H)第6天草莓根系Na+流速(D)和K+流速(H)经NaCl(100 mM )、IAA(0.57 mM )及其组合处理。正值代表Na+、K+外排。

其他实验结果

  • 外源IAA显著增强了NaCl处理下草莓幼苗的生长。

  • 外源IAA使根系活力提高,部分恢复了根系活力。

  • NaCl处理3 d和6 d后电导率均有所增加,单独施用IAA可显著降低盐处理6 d后的电导率。

  • 盐胁迫下Na+含量增加。

  • NaCl处理的NDFF降低,单独外源施加IAA和NaCl+IAA组合处理后幼苗根和叶中NDFF升高。

  • NaCl处理6 d后,叶片和根系N含量显著低于对照,但与单独施用NaCl相比,NaCl处理下外源施用IAA提高了叶片和根系N含量。

  • NaCl处理6 d后,可溶性糖含量高于NaCl处理对照。在NaCl和IAA处理的组合下略有降低。

  • 在草莓根尖的横截面上,NaCl处理后细胞形状不规则,细胞体积不均匀。在没有盐处理的情况下,IAA处理增加了细胞数量而不改变细胞体积。IAA+NaCl的组合并没有改变细胞形状。

结论
盐度降低光合效率抑制草莓幼苗生长,其原因是Na+毒性和氧化应激增加了叶片损伤。研究表明,盐胁迫条件下草莓幼苗根尖和叶肉细胞的超微结构发生了改变,施用IAA后这种改变得到了部分恢复。外源IAA改善了盐胁迫对草莓幼苗生长的不利影响,主要归因于加速了Na+流速,降低了Na+含量,维持了离子稳态,保护了根系生长,促进了营养物质的吸收,从而提高了草莓的光合效率。

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.008

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:26


iScience福建农林许卫锋:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

基本信息

主题:NMT发现碱胁迫促突变体根泌H+ 为N-糖基化影响IAA合成运输提供间接证据

期刊:iScience

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:MNSs-mediated N-glycan processing is essential for auxin homeostasis in Arabidopsis roots during alkaline response

作者:福建农林大学许卫锋、夏天雨

 

检测离子/分子指标

H+

 

检测样品

拟南芥根伸长区(距离根尖520~850 μm根表上的点)

 

中文摘要

内质网(ER)内腔和顺式高尔基体的早期步骤包括Ⅰ类α-甘露糖苷酶(MNSs)对N-聚糖的修调,它们在根系生长和胁迫响应中起关键作用。本研究发现mns1 mns2 mns3突变体中的根系生长抑制在碱性条件下得到了部分修复,而阻断生长素运输的抑制剂处理抵消了这种碱性条件维持的根系生长。进一步研究发现,在mns1 mns2 mns3中,吲哚-3-乙酸(IAA)在正常条件下检测不到,而在碱性条件下恢复到正常水平,证实了N-糖肽谱结果,其中N-糖肽与IAA的生物合成、氨基酸结合物的水解有关,响应结果显示mns1 mns2 mns3在正常和碱性条件下具有不同的丰度。总之,本结果表明,在对碱性胁迫的响应中,拟南芥内质网和顺式高尔基体中MNSs介导的N-聚糖加工,与维持生长素的稳态和运输有关。

 

离子/分子流实验处理方法

在pH 6.0或pH 8.2的培养基生长10 d

 

离子/分子流实验结果

 

有研究表明,植物根系中的质子流速在维持根系生长和促进植物对包括碱性胁迫在内的多种胁迫的响应中起着至关重要的作用。为了研究碱性pH是否可能恢复mns1 mns2 mns3突变体的根系生长,研究采用非损伤微测技术(NMT)测量了净质子流速。研究发现,10日龄WT主根伸长区的质子外排,在正常条件下和碱性pH条件下没有显著差异;相比之下,mns1 mns2 mns3突变体在正常pH 6.0时,根尖伸长区出现了质子内流,在碱性pH 8.2时出现了质子外排(图2A),表明碱性处理诱导了质子流速由内向外的转换。这些结果证实了在mns1 mns2 mns3中,根尖的质子分泌可能在维持根系再碱性条件下生长中起到关键作用。

图1. 碱性条件下,mns1 mns2 mns3突变体的根尖质子分泌恢复。正值代表H+外排,负值代表H+内流。

 

其他实验结果

  • 外源pH值能够影响mns1 mns2 mns3突变体的根表型。

  • mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下维持根系表型是由于缺乏α-1,2甘露糖苷酶引起的。

  • PMH+-ATPase活性不足以维持mns1 mns2 mns3三重突变体在碱性条件下根的生长。

  • mns1 mns2 mns3突变体中,生长素的极性运输参与了维持碱性条件下根系的生长。

  • 碱性胁迫对mns1 mns2 mns3突变体的N-糖蛋白组产生影响。

  • 在pH 6.0时,mns1 mns2 mns3突变体中没有检测到IAA,表明IAA运输到根伸长区较少,导致生长素信号传导和基因表达发生改变,在pH 8.2时,再次检测到生长素。

 

结论

研究试图用酸生长理论解释mns1 mns2 mns3突变体在碱性条件下保持根系生长现象:在正常生长条件下(pH 6.0),生长素水平过低(尽管是质子内流)导致mns三突变体根系生长受到抑制;而在碱性条件下(pH 8.2),生长素稳态相关N-糖肽的丰度发生改变,生长素水平随着质子泵入质外体而恢复,进而能够维持mns1 mns2 mns3突变体的根系生长(图2)。

图2. 在mns1 mns2 mns3突变体中碱性条件维持根系生长的模型。MNS1-3的突变导致大多数N-连接糖蛋白(包括生长素稳态相关的N-连接糖蛋白)的N-聚糖结构为Man9GlcNAc2,这些蛋白的稳定性、定位和功能可能因此受到影响。在pH 6.0条件下,mns1mns2 mns3突变体根系细胞中的生长素水平极低并可观察到质子内流,导致根系生长受抑制。在pH 8.2条件下,生长素水平可能因生长素稳态相关的N-糖肽丰度降低而恢复,从而诱导质子外排并部分恢复根系生长。

 

测试液

0.1 mM CaCl2, pH 6.0

0.1 mM CaCl2, pH 8.2

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104298

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 11:47


PP :林金星IAA流成果丨NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制(附NMT实验体系)

  • 期刊:Plant Physiology
  • 主题:NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制
  • 标题:Phosphorylation-mediated dynamics of nitrate transceptor NRT1.1 regulate auxin flux and nitrate signaling in lateral root growth
  • 影响因子:6.305
  • 检测指标:IAA流速
  • 检测部位:酵母细胞
  • IAA流速流实验处理方法:
    转化酵母细胞在SD-URA培养基长到对数期,转至SG-URA培养基[SD-URA培养基中的dextrose替换为2%(m/v)galactose]上,培养24-48小时,诱导NRT1.1,T101A,T101D,mRuby表达。离心收集并制成SG-URA悬液。
  • IAA流速流实验测试液成份:
    0.5 μM IAA, 2% (m/v) galactose, 0.3 mM MES, pH 5.8
  • 作者:北京林业大学单晓昳、林金星、张曦

 

英文摘要

The dual-affinity nitrate transceptor NITRATE TRANSPORTER 1.1 (NRT1.1) has two modes of transport and signaling, governed by threonine101 (T101) phosphorylation. NRT1.1 regulates lateral root (LR) development by modulating nitrate-dependent basipetal auxin export and nitrate-mediated signal transduction.

Here, using the Arabidopsis thaliana NRT1.1T101D phosphomimetic and NRT1.1T101A non-phosphorylatable mutants, we found that the phosphorylation state of NRT1.1 plays a key role in NRT1.1 function during LR development. Single-particle tracking revealed that phosphorylation affected NRT1.1 spatiotemporal dynamics. The phosphomimetic NRT1.1T101D form showed fast lateral mobility and membrane partitioning that facilitated auxin flux under low-nitrate conditions.

By contrast, non-phosphorylatable NRT1.1T101A showed low lateral mobility and oligomerized at the plasma membrane (PM), where it induced endocytosis via the clathrin-mediated endocytosis and microdomain-mediated endocytosis pathways under high-nitrate conditions.

These behaviors promoted LR development by suppressing NRT1.1-controlled auxin transport on the PM and stimulating Ca2+-ARABIDOPSIS NITRATE REGULATED 1 (ANR1) signaling from the endosome.

 

中文摘要(谷歌机翻)

双亲和硝酸盐转运蛋白NITRATE TRANSPORTER 1.1(NRT1.1)具有两种运输和信号传导模式,由苏氨酸101(T101)磷酸化控制。 NRT1.1通过调节硝酸盐依赖性碱基生长素输出和硝酸盐介导的信号转导来调节侧根(LR)发育。

在这里,使用拟南芥NRT1.1T101D磷酸化和NRT1.1T101A非磷酸化突变体,我们发现NRT1.1的磷酸化状态在LR发育期间在NRT1.1功能中起关键作用。单粒子追踪显示磷酸化影响NRT1.1时空动态。磷酸化模拟NRT1.1T101D形式显示出快速的侧向移动性和膜分配,其促进了在低硝酸盐条件下的生长素通量。

相比之下,不可磷酸化的NRT1.1T101A显示出低的侧向迁移率并且在质膜(PM)处寡聚化,其在高硝酸盐条件下通过网格蛋白介导的内吞作用和微区介导的胞吞作用途径诱导内吞作用。

这些行为通过抑制PM上的NRT1.1控制的生长素转运并刺激来自内体的Ca2 + -ARABIDOPSIS硝酸盐调节1(ANR1)信号传导来促进LR发展。

酵母细胞IAA流检测

对照、NRT1.1、T101A、T101D转化酵母菌的IAA流(外排)结果。

 

文章链接:

http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/08/20/pp.19.00346

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:11


文献电子报 » NMT种子活力研究

EEB中国农科院资源区划所:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+​/Ca2+能力提高种子发芽率

基本信息

主题:NMT发现外源SA促羊草种子吸O2提升排Na+保K+/Ca2+能力提高种子发芽率

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:4.027

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题:Exogenous salicylic acid signal reveals an osmotic regulatory role in priming the seed germination of Leymus chinensis under salt-alkali stress

作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、陈红娜

 

检测离子/分子指标

Ca2+、K+、Na+、O2

 

检测样品

羊草种子,种子胚顶部

中文摘要(谷歌机翻)

渗透调节剂在提高植物种子活力以应对非生物胁迫方面起着重要的调节作用。但种子萌发率较低一直是限制羊草繁殖的障碍因素,特别是在盐碱化的土壤中。本研究通过水杨酸浸种处理羊草种子,探讨外源水杨酸是否参与盐碱胁迫下羊草种子萌发的渗透调节。本文报道了水杨酸对促进羊草种子发芽率的诱导作用。数据表明,盐碱胁迫下,外源水杨酸促进了羊草萌发种子中O2的内流,从而提高了呼吸强度,引发了萌发种子的一系列生理变化。外源水杨酸通过调节Na+、K+、Ca2+等离子以及脯氨酸、可溶性糖等相容代谢产物的积累,平衡渗透势,降低质膜的渗透损伤。外源水杨酸处理增加了盐碱胁迫下羊草种子Na+的外排,抑制了K+和Ca2+的外排,从而降低了盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中Na+的积累,使更多的K+和Ca2+保留下来,从而提高了羊草种子萌发过程中抗氧化酶的活性,减轻了损伤,促进了信号因子H2O2的积累,提高了羊草种子的发芽率。

离子/分子流、离子浓度成像实验处理方法

选取0.1 mM 水杨酸(SA)、蒸馏水(对照)处理,盐碱土培养3 d后的羊草种子测定Na+、K+、Ca2+流速,另外选取0.1 mM 水杨酸和对照浸种12 h后和盐碱土培养3 d后的羊草种子进行O2的测定。
离子/分子流、离子浓度成像实验结果
研究采用非损伤微测技术(NMT)测定萌发种子表面的O2内流。结果表明,萌发培养3 d后,0.1 mM SA处理下萌发种子的O2速率显著高于对照(图1H),但盐碱胁迫下种子的呼吸强度有所降低。此外,0.1 mM SA处理后O2内流速率显著高于对照(图1I),说明SA可以提高盐碱胁迫下羊草种子的发芽率和活力。

图1. 羊草种子O2吸收。

为了进一步探究为什么用0.1 mM SA处理会减少Na+的含量,而增加Ca2+、K+的积累,研究用NMT测量了用0.1 mM SA处理和对照组在培养3 d后的发芽种子的胚顶部的Na+、K+和Ca2+的流速和浓度空间成像。结果显示,0.1 mM SA处理和对照组都明显表现出Na+的外排(图2A),但0.1 mM SA处理表现出比对照组更高的Na+外排,Na+的平均速率达到1144 pmol cm-2⋅s-1,与对照组相比,增加了4.66倍(图2B)。Na+浓度空间成像表明,虽然对照处理下种子表面Na+含量增加,但种子表面Na+积累量明显低于SA处理(图2C)。与对照K+的外排不同,0.1 mM SA处理下萌发的种子虽然K+流速较低,但仍然是内流(图2D),种子胚顶部的平均内流速率仅为0.68 pmol cm-2·s-1。值得注意的是,对照组中K+平均外排速率达到341.81 pmol cm-2⋅s-1(图2E),对照组中萌发种子表面的K+浓度也明显低于SA处理时的浓度,表明对照组中发生了巨大的K+外排(图2F)。Ca2+流速数据表明,在用0.1 mM SA处理和对照组中,检测到稳定的Ca2+外排(图2G)。与对照组相比,用0.1 mM SA处理后的Ca2+外排速率明显降低(图2H),用0.1 mM SA处理的种子表面的Ca2+浓度也比对照组低(图2I)。

图2. 在盐碱胁迫下,外源SA改变了羊草发芽种子表面的离子流速。(A) Na+的瞬时流速 (B) Na+平均流速 (C) 种子表面Na+浓度空间成像(0-150 μm)。(D) K+的瞬时流速 (E) K+平均流速 (F) 种子表面K+浓度的空间成像(0-150 μm)。(G) Ca2+的瞬时流速 (H) Ca2+平均流速 (I) 种子表面Ca2+浓度空间成像(0-150 μm)。

其他实验结果

  • 外源SA提高了羊草种子的活力和发芽率。

  • 盐碱胁迫下外源SA影响了种子休眠。

  • 盐碱胁迫下外源SA激活了羊草种子抗氧化酶系统。

  • 外源SA缓解了盐碱胁迫对质膜的损伤。

  • 盐碱胁迫下外源SA改变了Na+、K+和Ca2+的积累。

  • 盐碱胁迫下外源SA触发转录水平的变化。

结论
综上所述,合理剂量的外源SA可以作为渗透调节剂促进羊草种子萌发,0.1 mM SA的施用浓度有效提高了盐碱胁迫下羊草种子的活力和萌发。通过增加内源SA和O2流入,SA在平衡羊草萌发种子中的内源性激素和渗透物方面发挥了重要的渗透调节作用(图3)。此外,外源SA通过调节信号因子H2O2、渗透物质以及Na+、K+、Ca2+等离子在羊草种子萌发过程中的积累,提高抗氧化酶活性,保护细胞膜的完整性。本研究表明,SA主要通过调控盐碱胁迫下羊草种子萌发过程中离子分泌和渗透调节物质积累途径发挥作用,外源SA将为促进盐碱化土壤羊草种子萌发和繁殖提供有效参考。调节外源SA介导的植物种子的生理和渗透响应,也揭示了在非生物胁迫下减轻渗透胁迫对发芽种子的损害的一个启示。

图3. 盐碱胁迫下,SA介导羊草种子萌发的一种假设调控途径。

测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京大学、中国农业大学、首都师范大学分别于2019年、2015年、2006采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104498

 

感谢本文一作,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所陈红娜博士校稿

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:31


文献电子报 » NMT水旱胁迫研究

西北研究院:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

基本信息

主题:NMT发现FAD3通过亚麻酸调节Ca2+信号增强烟草对多重胁迫的耐受性

期刊:Journal of Experimental Botany

影响因子:5.354(2018年)

研究使用平台:NMT水旱胁迫创新平台

标题:Integrated regulation triggered by a cryophyte ω-3 desaturase gene confers multiple-stress tolerance in tobacco

作者:中科院西北生态环境资源研究院石玉兰

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

1周龄WT和转基因烟草根(距根尖300~400 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

ω-3脂肪酸去饱和酶(FADs)被认为主要通过亚麻酸(C18:3)诱导的膜稳定作用促进植物抗逆性,但缺乏对其在胁迫适应中的作用的综合分析。研究从低温植物高山离子芥,(Chorispora bungeana)中分离出微粒体ω-3 FAD基因(CbFAD3),并阐明其在胁迫耐受中的功能。表现出与拟南芥AtFAD3高度同一性的CbFAD3被非生物胁迫上调。其功能通过酵母中的异源表达来验证。烟草中CbFAD3的过量表达在叶和根中组成性地增加了C18:3,这保持了膜的流动性,并增强了植物对冷,干旱和盐胁迫的耐受性。值得注意的是,组成型增加的C18:3诱导质膜Ca2+-ATPase的持续活化,从而改变应激诱导的Ca2+信号传导。与C18:3水平正相关的活性氧(ROS)清除系统也在转基因系中被激活。微阵列分析显示过表达CbFAD3的植物增加了应激反应基因的表达,其中大多数受C18:3,Ca2+或ROS的影响。CbFAD3一起通过C18:3诱导的膜,Ca2+,ROS和应激反应基因的整合调节赋予对烟草中多种胁迫的耐受性。这与先前的观察结果形成对比,之前的观察结果仅仅将胁迫耐受性归因于膜稳定。

 

离子/分子流实验处理

15% PEG6000和200 mM NaCl实时处理

 

离子/分子流实验结果

当15%PEG实施胁迫时,烟草根尖Ca2+外排速率瞬时增加,转基因株系的Ca2+外排速率是WT植株的0.9~1.4倍(图1A)。在200 mM NaCl胁迫下,转基因植株也观察到较高的Ca2+外排速率(142.0~156.8%)(图1C),结合[Ca2+]cyt结果说明CbFAD3-过表达植物中PM Ca2+-ATPase的持续激活改变了早期胁迫时诱导的Ca2+信号传递。

图1. CbFAD3转基因和WT烟草在不同处理下Ca2+流速的动态变化。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+吸收。

 

测试液

0.05 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.1 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,甘肃地区的兰州大学所于2016年、2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/ery050

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-05 10:59


文献电子报 » NMT微生物/生物膜

Sci Total Environ:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成​ | NMT生物膜创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT生物膜创新科研平台
  • 期刊:Science of the Total Environment
  • 主题:抑制钾信号影响地杆菌生物膜的形成
  • 标题:Potassium channel blocker inhibits the formation and electroactivity of Geobacter biofilm
  • 影响因子:5.589
  • 检测指标:K+流速
  • 检测样品:地杆菌
  • K+流实验处理方法:

地杆菌分别在0mM、5mM、10mM的TEA中处理

  • K+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl、1mM glucose
  • 作者:福建农林大学陈姗姗、靖宪月

 

中文摘要(谷歌机翻)

生物膜中的细菌能够利用钾离子通道介导的电信号来实现细胞间的通信。然而,目前尚不清楚当被强电场包围时,这些信号是否在Geobacter sp。中起作用。

这项研究使用了钾通道阻滞剂(四乙铵,TEA),该阻滞剂干扰K+的释放,但不干扰细菌的生长,以证明钾离子通道介导的电信号传导影响了Geobacter sulfreducens的形成和电活性。结果表明,5 mM TEA减慢了地球还原硫细菌生物膜的形成,电流密度比对照组低约50%。

电化学分析表明,加入TEA的生物膜的电活性较差。特别是,具有TEA的微米级生物膜表现出较少的高电流峰,并且参与还原性减少硫杆菌的生物膜中电子转移的最外层基团的物种与对照组不同。

这项工作提供了初步的证据来揭示钾通道在还原性土壤杆菌中的电活性生物膜的作用。

Mean net K+ fluxmeasured from the biofilms in response to treatment with 5 mMand 10mM TEA

 

英文摘要

Bacteria in biofilms are able to utilize potassium ion channel mediated electrical signaling to achieve cell–cell communication. However, it remains unclear whether these signals play a role in Geobacter sp.when surrounded by an intense electric field.

This study used a potassium channel blocker (tetraethylammonium, TEA) that interfered with the release of K+ but not bacterial growth to demonstrate that potassium ion channel-mediated electrical signaling affected the formation and electroactivity of Geobacter sulfurreducens. The results showed that 5 mM TEA slowed the formation of Geobacter sulfurreducens biofilm, and the current density was ~50% lower than in the control.

The electrochemical analyses showed that the electroactivity of the biofilms with TEA addition was inferior. In particular, the micrometer- scale biofilm with TEA exhibited fewer high current peaks, and the species of outermost groups that participated in the electron transfer in Geobacter sulfurreducens biofilms was different from the control.

This work provides initial evidence to reveal the role of potassium channels in Geobacter sulfurreducens electroactive biofilms.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 08:21


PP :林金星IAA流成果丨NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制(附NMT实验体系)

  • 期刊:Plant Physiology
  • 主题:NRT1.1磷酸化调节侧根发育的机制
  • 标题:Phosphorylation-mediated dynamics of nitrate transceptor NRT1.1 regulate auxin flux and nitrate signaling in lateral root growth
  • 影响因子:6.305
  • 检测指标:IAA流速
  • 检测部位:酵母细胞
  • IAA流速流实验处理方法:
    转化酵母细胞在SD-URA培养基长到对数期,转至SG-URA培养基[SD-URA培养基中的dextrose替换为2%(m/v)galactose]上,培养24-48小时,诱导NRT1.1,T101A,T101D,mRuby表达。离心收集并制成SG-URA悬液。
  • IAA流速流实验测试液成份:
    0.5 μM IAA, 2% (m/v) galactose, 0.3 mM MES, pH 5.8
  • 作者:北京林业大学单晓昳、林金星、张曦

 

英文摘要

The dual-affinity nitrate transceptor NITRATE TRANSPORTER 1.1 (NRT1.1) has two modes of transport and signaling, governed by threonine101 (T101) phosphorylation. NRT1.1 regulates lateral root (LR) development by modulating nitrate-dependent basipetal auxin export and nitrate-mediated signal transduction.

Here, using the Arabidopsis thaliana NRT1.1T101D phosphomimetic and NRT1.1T101A non-phosphorylatable mutants, we found that the phosphorylation state of NRT1.1 plays a key role in NRT1.1 function during LR development. Single-particle tracking revealed that phosphorylation affected NRT1.1 spatiotemporal dynamics. The phosphomimetic NRT1.1T101D form showed fast lateral mobility and membrane partitioning that facilitated auxin flux under low-nitrate conditions.

By contrast, non-phosphorylatable NRT1.1T101A showed low lateral mobility and oligomerized at the plasma membrane (PM), where it induced endocytosis via the clathrin-mediated endocytosis and microdomain-mediated endocytosis pathways under high-nitrate conditions.

These behaviors promoted LR development by suppressing NRT1.1-controlled auxin transport on the PM and stimulating Ca2+-ARABIDOPSIS NITRATE REGULATED 1 (ANR1) signaling from the endosome.

 

中文摘要(谷歌机翻)

双亲和硝酸盐转运蛋白NITRATE TRANSPORTER 1.1(NRT1.1)具有两种运输和信号传导模式,由苏氨酸101(T101)磷酸化控制。 NRT1.1通过调节硝酸盐依赖性碱基生长素输出和硝酸盐介导的信号转导来调节侧根(LR)发育。

在这里,使用拟南芥NRT1.1T101D磷酸化和NRT1.1T101A非磷酸化突变体,我们发现NRT1.1的磷酸化状态在LR发育期间在NRT1.1功能中起关键作用。单粒子追踪显示磷酸化影响NRT1.1时空动态。磷酸化模拟NRT1.1T101D形式显示出快速的侧向移动性和膜分配,其促进了在低硝酸盐条件下的生长素通量。

相比之下,不可磷酸化的NRT1.1T101A显示出低的侧向迁移率并且在质膜(PM)处寡聚化,其在高硝酸盐条件下通过网格蛋白介导的内吞作用和微区介导的胞吞作用途径诱导内吞作用。

这些行为通过抑制PM上的NRT1.1控制的生长素转运并刺激来自内体的Ca2 + -ARABIDOPSIS硝酸盐调节1(ANR1)信号传导来促进LR发展。

酵母细胞IAA流检测

对照、NRT1.1、T101A、T101D转化酵母菌的IAA流(外排)结果。

 

文章链接:

http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/08/20/pp.19.00346

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:11


Chemosphere:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据

2014年12月24日,湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼用NMT在Chemosphere上发表了标题为Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution的研究成果。

 

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据
  • 标题:Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution
  • 影响因子:4.208
  • 检测指标:H+、O2、Cd2+流速
  • 作者:湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼

 

英文摘要

Immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles (PTNs) are novel high-value bioremediation materials for adsorbing cadmium and for degrading 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP). The real-time changes in H+ and O2 fluxes were measured using the noninvasive microtest technique (NMT).

The H+ influx increased after the addition of 2,4-DCP, and shifted to efflux following the addition of Cd2+. The O2 flux decreased after the addition of both 2,4-DCP and Cd2+. A larger Cd2+ flux was immediately observed after exposure to 0.5 mM Cd2+ (−351.25 pmol cm−2 s−1) than to 0.1 mM Cd2+ (−107.47 pmol cm−2 s−1). The removal of Cd2+ by the PTNs increased more after treatment with the 0.5 mM exposure solution (27.6 mg g−1) than with the 0.1 mM exposure solution (3.49 mg g−1).

The enzyme activities were analyzed to review the antioxidative defense system of PTNs in a solution containing various concentrations of Cd2+. The activities of the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) oxidase as well as the enzyme catalase (CAT) plateaued at 6.5 U g−1 FW and 9.7 U g−1 FW, respectively, after exposure to 0.25 mM Cd2+. The activity of superoxide dismutase (SOD) increased gradually in solutions containing 0.1–0.6 mM Cd2+, and eventually reached a maximum (68.86 U g−1 FW).

These results illustrate how the antioxidative defense system and the physiological fluxes of PTNs respond to the stress caused by toxic pollutants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

负载有TiO2纳米粒子(PTNs)的固定化Phanerochaete chsssporium是用于吸附镉和降解2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的新型高价值生物修复材料。使用非损伤微测技术(NMT)测量H+和O2通量的实时变化。

加入2,4-DCP后,H+流入量增加,而加入Cd2+后,H+流入量移出。同时添加2,4-DCP和Cd2+后,O2通量下降。暴露于0.5 mM Cd2+(-351.25 pmol cm-2 s-1)后立即观察到更大的Cd2+通量,而不是暴露于0.1 mM Cd2+(-107.47 pmol cm-2 2 s-1)。用0.5 mM暴露溶液(27.6 mg g-1)处理后,PTN去除Cd2+的增加比使用0.1 mM暴露溶液(3.49 mg g-1)处理的增加更多。

分析了酶的活性,以审查包含各种浓度的Cd2+的溶液中PTN的抗氧化防御系统。暴露于0.25 mM Cd2+后,辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化酶和过氧化氢酶(CAT)的活性分别稳定在6.5 U g-1 FW和9.7 U g-1 FW上。超氧化物歧化酶(SOD)的活性在含0.1–0.6 mM Cd2+的溶液中逐渐增加,并最终达到最大值(68.86 U g-1 FW)。

这些结果说明了PTN的抗氧化防御系统和生理通量如何响应有毒污染物引起的压力。

Fig. 2. (A) Real-time Cd2+ flux of PTNs exposed to 0.1 mM Cd(NO3)2 and 10 mg L

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:15


Nature Climate Change叶乃好:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据

  • 研究使用平台:NMT微藻创新科研平台
  • 期刊:Nature Climate Change
  • 主题:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据
  • 标题:Decreased motility of flagellated microalgae long-term acclimated to CO2-induced acidified waters
  • 影响因子:21.72
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测样品:极地冰藻
  • Ca2+流实验处理方法:
    极地冰藻在280、400、700、1,000、1,500和2,000 ppm的CO2浓度环境下,传代培养5年
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.2 mM CaCl2, 360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.05 mM H3BO3, 0.5 mM NH4NO3, 2.0 mM Tris
  • 作者:中国水产科学研究院黄海水产研究所叶乃好、王依涛

 

样品检测视频:极地冰藻Ca2+流检测

 

中文摘要(谷歌机翻)

运动在藻类的生存和繁殖中起着至关重要的作用,对水生生态系统的稳定性具有重要意义。但是,尚不清楚二氧化碳浓度升高对海洋,咸淡水和淡水藻类运动的影响。

在这里,我们使用实验室的微尺度和中尺度尺度的实验表明,三种典型的浮游植物物种随着二氧化碳的增加而运动性降低。极地海洋Microglena sp.,欧洲盐藻杜氏盐藻和淡水莱茵衣藻在不同二氧化碳浓度下生长了5年。长期适应的Microglena sp。在所有处理中均显示出显着降低的光反应,并且有憎光反应影响细胞内钙浓度。

调节鞭毛运动的基因被显着下调(P <0.05),同时鞭毛脱落的基因表达也显着增加(P <0.05)。D. salina和C. reinhardtii表现出相似的结果,表明活力变化在鞭毛物种中很常见。

由于鞭毛的结构和弯曲机制从单细胞生物到脊椎动物都是保守的,这些结果表明增加的地表水二氧化碳浓度可能影响从藻类到鱼类的鞭毛细胞。

The mean flux of Ca2+ under different pCO2 I scenarios. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Upper, Ca2+ efflux under positive phototaxis. Lower, Ca2+ influx under negative phototaxis. ‘−’ on the vertical scale means Ca2+ entry. LC4, flagellar outer dynein arm light chain 4; DC3, outer dynein arm docking complex protein 3; IC138, arm dynein; RSP, radial spoke protein; PF20, a protein of the central pair apparatus; PKA, cAMP-dependent protein kinase; PP2A, protein phosphatase 2A; CK1, casein kinase DIP13/NA14, deflagellation inducible protein; DNAAF3/PF22, axonemal dynein assembly factor. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Different letters (a–c) in panel indicate significant differences (P < 0.05) among treatments.

 

英文摘要

Motility plays a critical role in algal survival and reproduction, with implications for aquatic ecosystem stability. However, the effect of elevated CO2 on marine, brackish and freshwater algal motility is unclear.

Here we show, using laboratory microscale and field mesoscale experiments, that three typical phytoplankton species had decreased motility with increased CO2. Polar marine Microglena sp., euryhaline Dunaliella salina and freshwater Chlamydomonas reinhardtii were grown under different CO2 concentrations for 5 years. Long-term acclimated Microglena sp. showed substantially decreased photo-responses in all treatments, with a photophobic reaction affecting intracellular calcium concentration.

Genes regulating flagellar movement were significantly downregulated (P < 0.05), alongside a significant increase in gene expression for flagellar shedding (P < 0.05). D. salina and C. reinhardtii showed similar results, suggesting that motility changes are common across flagellated species.

As the flagella structure and bending mechanism are conserved from unicellular organisms to vertebrates, these results suggest that increasing surface water CO2 concentrations may affect flagellated cells from algae to fish.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1038/s41558-020-0776-2

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:20


Plant Cell Physiol:Ca2+流指示的微藻氮胁迫信号转导研究

2014年01月14日,中科院水生所王强、陈辉用NMT在Plant and Cell Physiology上发表了标题为Ca2+ Signal Transduction Related to Neutral Lipid Synthesis in an Oil-Producing Green Alga Chlorella sp. C2的研究成果。

 

  • 期刊:Plant and Cell Physiology
  • 主题:Ca2+流指示的微藻氮胁迫信号转导研究
  • 标题:Ca2+ Signal Transduction Related to Neutral Lipid Synthesis in an Oil-Producing Green Alga Chlorella sp. C2
  • 影响因子:4.134
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 作者:中科院水生所王强、陈辉

 

英文摘要

Changes in the cytosolic Ca2+ levels and the role of Ca2+ signal transduction in neutral lipid synthesis in Chlorella sp. C2 under nitrogen starvation conditions were investigated. The results detected by using the scanning ion-selective electrode technique demonstrate that nitrogen starvation induced significant Ca2+ influx across the plasma membrane into cells.

Ca2+ fluorescence imaging and flow cytometry were used to estimate the effect of this Ca2+ influx on the generation of the Ca2+ signal, and the results showed that the cytosolic Ca2+ concentration increased transiently and then remained at a stable, high level when the cells were exposed to nitrogen starvation. However, the increase could be inhibited by pre-treatment with the Ca2+ channel blockers ruthenium red, verapamil and GdCl3, indicating that both the influx of Ca2+ from the extracellular space via Ca2+ channels that are localized in the plasma membrane and the release of Ca2+ from intracellular calcium storage via the internal calcium store were required for the generation and transduction of the Ca2+ signal.

During nitrogen starvation, neutral lipid synthesis in Chlorella sp. C2 in response to stress conditions was also inhibited to differing degrees by pre-treatment with the three Ca2+ channel blockers, demonstrating the regulation of Ca2+ via these Ca2+ channels in neutral lipid synthesis.

The results suggested that by transduction of extracellular stress signals into the cell and the regulation of the Ca2+ signal in neutral lipid synthesis, Ca2+ signal transduction played important roles in the response mechanism of Chlorella sp. C2 to nitrogen starvation.

 

中文摘要(谷歌机翻)

小球藻中胞质Ca2+水平的变化以及Ca2+信号转导在中性脂质合成中的作用。研究了氮饥饿条件下的C2。通过使用扫描离子选择电极技术检测到的结果表明,氮饥饿导致大量Ca2+穿过质膜流入细胞。

Ca2+荧光成像和流式细胞仪用于评估这种Ca2+内流对Ca2+信号生成的影响,结果表明,当细胞暴露于细胞中时,胞浆中Ca2+的浓度会瞬时增加,然后保持稳定的高水平。氮饥饿。但是,通过用Ca2+通道阻滞剂钌红,维拉帕米和GdCl3进行预处理可以抑制这种增加,这表明Ca2+经由位于质膜上的Ca2+通道从细胞外空间大量涌入以及Ca2+的释放。Ca2+信号的产生和转导需要通过内部钙储存器进行细胞内钙储存。

在氮饥饿期间,小球藻中的中性脂质合成。通过使用三种Ca2+通道阻滞剂的预处理,C2对应激条件的响应也受到了不同程度的抑制,这表明在中性脂质合成中通过这些Ca2+通道对Ca2+的调节。

结果表明,通过将细胞外应激信号转导到细胞中以及中性脂质合成中Ca2+信号的调节,Ca2+信号转导在小球藻的反应机制中发挥了重要作用。C2导致氮饥饿。

Fig. 1 The total Ca2+ flux rates over 5 min in Chlorella sp. C2 under N starvation. (a) Microphotographic examples of Ca2+ ion flux/voltage-clamp measurements. (b) Total flux rates of Ca2+ were detected at 0, 0.5, 2 and 8 d after N starvation. The columns represent the means of three replicated studies in each sample, with the SD of the means (t-test, P < 0.05). The significance of the differences between the control (0 d) and other test values was tested using a one-way analysis of variance. *P < 0.05 vs. control.

 

文章链接: 

https://academic.oup.com/pcp/article/55/3/634/1939753

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:24


Environ Pollut:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Environmental Pollution
  • 主题:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累
  • 标题:Paddy periphyton reduced cadmium accumulation in rice (Oryza sativa) by removing and immobilizing cadmium from the water–soil interface
  • 影响因子:5.714
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:水稻附生植物
  • Cd2+流实验处理方法:
    水稻幼苗在Cd0+P(附生植物),Cd5(5mg Kg-1的土壤Cd含量)+P和Cd50(50mg Kg-1的土壤Cd含量)+P处理60天后,取水稻附生植物进行测试。
  • Cd2+流实验测试液成份:
    50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, and 0.1% sucrose, pH 6.0
  • 作者:中国科学院南京土壤研究所刘俊琢、陆海鹰

 

中文摘要(谷歌机翻)

旱生植物在湿地的重金属转移中起着重要作用,但它对稻田中镉(Cd)生物利用度的贡献仍未得到充分探索。

这项研究的主要目的是研究水生植物对稻田镉行为的影响。围生植物显着降低了稻田水中Cd的浓度。

非侵入性微测试技术分析表明,附生植物可以从水中吸收Cd,最大Cd2+流入速率为394 pmol cm-2·s-1,而附生植物的入侵显着增加了土壤Cd的浓度。

然而,由于土壤pH升高和周生植物引起的土壤氧化还原电势(Eh)降低,土壤镉的生物利用度显着下降。在附生植物中,更多的Cd被吸附并固定在土壤中的有机物,碳酸盐,铁和锰的氧化物上。因此,水稻中的镉含量显着下降。

这些发现为深入了解附生植物在稻田中的Cd生物地球化学提供了可能,并为减少水稻中Cd的积累提供了新的策略。

Figure 3 Changes in net flux of Cd of periphyton over times (a) and the mean net influx of periphyton (b) under different treatments. Cd0+P, Cd5+P, and Cd50+P represent the periphyton treatment of Cd added at soil Cd content of 0 mg Kg-1, 5 mg Kg-1, and 50 mg Kg-1 respectively. Different letters within same column indicate significant difference among different treatments at P < 0.05, while same letters represent no significant difference.

 

英文摘要

Periphyton plays a significant role in heavy metal transfer in wetlands, but its contribution to cadmium (Cd) bioavailability in paddy fields remains largely unexplored.

The main aim of this study was to investigate the effect of periphyton on Cd behavior in paddy fields. Periphyton significantly decreased Cd concentrations in paddy waters.

Non-invasive micro-test technology analyses indicated that periphyton can absorb Cd from water with a maximum Cd2+ influx rate of 394 pmol cm−2 s−1 and periphyton intrusion significantly increased soil Cd concentrations.

However, soil Cd bioavailability declined significantly due to soil pH increase and soil redox potential (Eh) decrease induced by periphyton. With periphyton, more Cd was adsorbed and immobilized on organic matter, carbonates, and iron and manganese oxides in soil. Consequently, Cd content in rice decreased significantly.

These findings give insights into Cd biogeochemistry in paddy fields with periphyton, and may provide a novel strategy for reducing Cd accumulation in rice.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:32


ECOTOX ENVIRON SAFE :中国海大丨Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标

  • 期刊:ecotoxicology and environmental safety
  • 主题:Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标
  • 标题:Synthesis and antifouling evaluation of indole derivatives
  • 影响因子:4.527
  • 检测指标: Ca2+流速
  • 检测部位:藻细胞
  • Ca2+流实验处理方法:
    亚心形扁藻,吲哚衍生物瞬时处理
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES,0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 7.8
  • 通讯作者:中国海洋大学李霞、冯康

 

英文摘要

Indole derivatives derived from the secondary metabolites of marine organisms possess the excellent antifouling property to inhibit the biofouling. These compounds and their analogues are simple in structure and have been proven to have low toxicity and bioaccumulation. Therefore, the active indole antifoulants are expected to replace the potentially toxic antifoulants which are widely used in current antifouling coatings.

Seven indole derivatives were synthesized via the Friedel-Crafts alkylation reaction and were characterized by IR spectra, 1H NMR, 13C NMR and elemental analysis. Inhibition experiments against marine algae and bacteria were conducted, and the partial inhibition rates of algae and bacteria were more than 90%. This outcome indicates that indole derivatives possess excellent properties suitable for use as targeting anti-fouling compound for algae and bacteria. Non-invasive Micro-test Technology (NMT) reveals that the Ca2+ efflux of Platymonas subcordiformis dramatically increased in the presence of indole derivatives, which is inferred to be the molecular mechanism for inhibiting the growth of marine algae.

The antifouling coatings containing indole derivatives were prepared and subjected to an antifouling test in a marine environment, and the results show that N-(1-H-5-bromo-indole-3-ylmethyl) benzamide and N-(1-H-2-phenyl-indole-3-ylmethyl) benzamide possess better antifouling performance compared to copper pyrithione (CuPT). According to these results, indole derivatives in this study might become novel and promising antifoulants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

来自海洋生物次生代谢产物的吲哚衍生物具有优异的防污性能,可抑制生物污损。这些化合物及其类似物结构简单,已被证明具有低毒性和生物累积性。因此,有效的吲哚防污剂有望取代目前防污涂料中广泛使用的潜在有毒的防污剂。

通过Friedel-Crafts烷基化反应合成了7种吲哚衍生物,并通过IR光谱,1H NMR,13C NMR和元素分析进行了表征。对海藻和细菌进行了抑制实验,藻类和细菌的部分抑制率超过90%。该结果表明吲哚衍生物具有适合用作藻类和细菌的靶向防污化合物的优异性质。非侵入性微测试技术(NMT)揭示了在吲哚衍生物存在下,亚心形扁藻的Ca2 +流出显着增加,这被推断为抑制海藻生长的分子机制。

制备含有吲哚衍生物的防污涂料并在海洋环境中进行防污试验,结果表明N-(1-H-5-溴 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺和N-(1-H-)与吡啶硫酮铜(CuPT)相比,2-苯基 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺具有更好的防污性能。根据这些结果,本研究中的吲哚衍生物可能成为新颖且有前景的防污剂。

结果表明:在吲哚衍生物存在下,Ca2+外排明显增加。在吲哚衍生物的影响下,藻细胞中Ca2+外排的峰值几乎是对照峰值的三倍。从分子机制推断,吲哚衍生物可以作为跨膜转运的抑制剂,并触发藻类细胞Ca2+外排,从而减少细胞内Ca2+的浓度。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651319307535?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:36


Chemosphere :深圳大学丨盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流
  • 标题:Salinity-dependent nanostructures and composition of cell surface and its relation to Cd toxicity in an estuarine diatom
  • 影响因子:4.427
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测部位:硅藻藻细胞
  • Cd2+流速流实验处理方法:
    不同盐度的硅藻细胞
  • Cd2+流速流实验测试液成份:
    0.1mM KCl,0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), 0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 8.0,8.9μM CdCl2
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

文章简介

盐度是河口环境中变化较大的因子之一,会影响海洋主要初级生产力——硅藻与金属之间的相互作用,之前研究发现这一影响主要由环境水化学变化引起。但却忽略了盐度也可能通过改变硅藻本身的生理生化状态来影响其响应重金属的过程。

此项研究模拟河口的盐度梯度,在18,25,和32 psu三个盐度下培养了新月菱形藻,在18 psu低盐度时,施加8.9 μM的Cd2+对细胞生长的抑制最强。但值得注意的是,Cd离子浓度的升高约一倍,引起的细胞生长抑制却是约四倍,说明Cd重金属毒性的增加可能存在着其它机制。从分布上看,大部分(>75%)Cd都吸附于细胞表面,表明新月菱形藻的细胞壁在最初的Cd累积过程中有着重要的作用。

基于上述现象,研究利用非损伤微测技术测定不同盐度培养的硅藻单细胞表面的Cd2+离子流。结果发现,硅藻细胞在低盐度时细胞表面的Cd2+离子流速更快,而Cd2+吸收速率是影响其毒性最主要因素。进一步结合其它物理化学手段最终揭示了硅藻在不同盐度下通过改变细胞壁的功能基团种类和数量来影响其吸附Cd的细胞表面化学机制。

此项研究为近海盐度强烈变化条件下防控重金属的污染和食物链传递提供了重要的理论依据。

 

不同盐度培养的新月菱形藻,细胞表面Cd2+离子流的差异性。负值表示吸收。

 

英文摘要

The interactions between metal and phytoplankton are affected by salinity in estuarine environments. While water chemistry is an important factor regulating the metal bioavailability in phytoplankton, the physiological adaptation of the algae cells may also change their intrinsic response to metals.

In this work, we tried to interpret the salinity-dependent Cd toxicity in a pennate diatom Nitzchia closterium from a biological side. As with many studies, we observed Cd toxicity to the diatom increased with decreasing salinity. However, changing free Cd ion concentrations may be partly responsible for the enhanced Cd toxicity.

Multiple evidences showed that diatom cells acclimated at low salinity had stronger intrinsic Cd adsorption capacity. Salinity significantly affected not only the nanostructures but also the biochemical composition in the cell surface of the diatom. Diatom cells grown at lower salinity had a lower surface potential, higher specific surface area, and more sulfur-containing groups in the cell wall, leading to stronger Cd binding capacity in the cells. Meanwhile, more Si was present as poly-silicic acid when the salinity decreased. The change of Si content and speciation in the cell wall are also considered a major reason for the variations of Cd surface binding.

Our study provided new clues for the salinity-dependent metal toxicity in marine diatoms.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在河口环境中,盐度影响金属和浮游植物之间的相互作用。尽管水化学是调节浮游植物中金属生物利用度的重要因素,但藻类细胞的生理适应性也可能改变其对金属的内在响应。

在这项工作中,我们试图从生物学的角度来解释盐度依赖的Cd毒性在戊二烯硅藻Nitzchia closterium中。与许多研究一样,我们观察到Cd对硅藻的毒性随着盐度的降低而增加。但是,改变游离Cd离子浓度可能是造成Cd毒性增强的部分原因。

多种证据表明,低盐度适应的硅藻细胞具有更强的固有Cd吸附能力。盐度不仅显着影响硅藻的纳米结构,而且显着影响硅藻细胞表面的生化组成。在较低盐度下生长的硅藻细胞具有较低的表面电势,较高的比表面积和细胞壁中更多的含硫基团,从而导致细胞中更强的Cd结合能力。同时,当盐度降低时,更多的Si作为聚硅酸存在。 Si含量的变化和细胞壁中的形态也被认为是Cd表面结合变化的主要原因。

我们的研究为海洋硅藻的盐度依赖性金属毒性提供了新的线索。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319891?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:40


J Hazard Mater:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Journal of Hazardous Materials
  • 主题:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据
  • 标题:The roles of silicon in combating cadmium challenge in the Marine diatom Phaeodactylum tricornutum
  • 影响因子:7.65
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:硅藻
  • Cd2+流实验处理方法:
    硅藻细胞分别在低硅(17.2μM),中硅(51.7μM),高硅(86.2μM)培养
  • Cd2+流实验测试液成份:
    8.9μM CdCl2,0.1mM KCl, 0.1mM MgCl2,0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4, 0.1% sucrose,pH=8
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋浮游植物拥有复杂的体内平衡网络以抵消金属毒性。环境条件的变化(例如环境营养物浓度)会显着影响其固有的金属敏感性。

在这项研究中,我们评估了硅(Si)在抵消海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum中镉(Cd)毒性中的作用。我们首先证明了Si富集显着提高了Cd耐受性并改变了硅藻中Cd的积累。

我们的模型表明,富硅细胞比缺硅细胞吸收更多的镉,但镉去除率更高。通过原子力显微镜和X射线光电子能谱检查发现,富硅细胞具有更好的硅化作用,并且细胞壁中的SiO-含量更高,这显着降低了硅藻细胞的表面电势并使它们吸收更多的Cd。

尽管富含Si的细胞在面对Cd胁迫时倾向于具有高的Cd负担,但是它们通过下调流入转运蛋白ZIP和上调流出转运蛋白ATPase5-1B来抑制细胞内Cd的增加。

我们的研究表明,硅在携带金属稳态和对抗海洋硅藻中的Cd挑战中起着重要作用。

Fig. 3. Cd2+ fluxes around the cell surface of the diatom P. tricornutum in the testing medium containing 8.9 μM Cd2+. (A) Instant net Cd2+ fluxes measured by a non-invasive microelectrode probe; (B) mean Cd2+ fluxes for the L-, M-, and H-Si cells. Means do not significantly differ (p>0.05) if they bear the same letter (n = 6). L, low; M, mid; H, high.

 

英文摘要

Marine phytoplankton possess a sophisticated homeostatic network to counteract metal toxicity. Changes in environmental conditions such as ambient nutrient concentrations can significantly impact their intrinsic metal sensitivity.
In this study, we evaluated the role of silicon (Si) in counteracting cadmium (Cd) toxicity in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. We first demonstrated that Si enrichment dramatically enhanced Cd tolerance and changed the Cd accumulation in the diatom.

Our modeling suggested that Si-enriched cells adsorbed more Cd but had a higher Cd elimination rate than the Si-starved cells. Examinations by atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy revealed that the Si-enriched cells had better silification andmore SiO- in the cell walls, which markedly lowered the surface potential of the diatom cells and allowed them to attract more Cd.

Although the Si-enriched cells tended to have a high Cd burden when facing Cd stress, they suppressed the increase of intracellular Cd by both down-regulating the influx transporter ZIP and up-regulating the efflux transporter ATPase5-1B.

Our study shows the significant roles Si plays in maintaining metal homeostasisand combating Cd challenge in marine diatoms.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121903

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:46


FEMS MICROBIOL LETT :菌丝发育过程中的氧流速图谱

文章标题:Oxygen flux magnitude and location along growing hyphae of Neurospora crassa

 

菌丝发育的机制比较复杂,而真菌菌丝由于形态结构清晰,为菌丝发育研究提供了良好的材料。Ca2+离子流形成的离子梯度在菌丝发育过程中起重要的调控作用。粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)的一个显著特征是在菌丝尖端含有丰富的线粒体,为菌丝发育提供ATP。

 

为了研究菌丝尖端线粒体的呼吸活性,就需要一种高空间分辨率的氧流速测定方法。加拿大研究人员Roger R. Lew以粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)为实验材料,运用非损伤微测技术结合显微技术研究了氰化物等处理后菌丝表面不同区域的氧流速变化。发现菌丝表面的氧内流(吸收)速率可被氰化物抑制,而交替氧化酶则可以恢复呼吸作用。菌丝尖端靠后10μm有个氧内流速率很大的区域,且氧内流的速率与菌丝的生长速率相关,而线粒体在菌丝体上富集的区域在距离尖端5~10μm处,与最大氧内流区域不同。因此,菌丝尖端的线粒体在生长发育的呼吸需求中所起的作用较小。

 

基于上述结果,他们认为尖端富集的线粒体可能在清除胞质Ca2+方面起作用,推测菌丝尖端可能是线粒体的发生部位。

图注:菌丝生长速率与氧气内流的关系;菌丝显微图及菌丝不同区域氧流速图。

参考文献:Lew, R. R. and Levina, N. N. FEMS Microbiology Letters, 2004, 233: 125-130.

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:51


New Phytol:质子流可作为丛枝菌根真菌芽管菌丝发育的标签丨NMT创新平台成果回顾

文章标题:A pH signaling mechanism involved in the spatial distribution of calcium and anion fluxes in ectomycorrhizal roots

 

菌根化是一种典型的宿主植物-真菌共生互作,尽管有大量的解剖学及生理学研究清楚地表明真菌菌根可以增大宿主植物根部吸收面积、合成并向土壤释放有机化合物及菌体外酶以固定营养成分、调控宿主植物根部参与跨膜营养物质转运的蛋白,但其具体机制,目前尚不清楚。

 

NewPhytologist报道了葡萄牙研究人员Feijó等利用非损伤微测技术研究离子流在菌根生长过程中作用的成果。他们检测了豆马勃属真菌(ECM)侵染后及未经侵染处理的桉树根部H+、Ca2+及阴离子A-(以Cl-代替)的离子流。

 

同时,他们利用特异性抑制剂矾酸盐、钆及4,4-二异硫氰2,2-二磺酸芪(DIDS)分别抑制质子泵、钙离子通道、氯离子转运通道,并再次分别检测了上述三种离子流。

 

结果发现,真菌侵染主要作用于根部伸长区,离子运动及根围酸化能力都发生了剧烈变化,而且离子流变化呈现周期性变化。连续波长光谱分析表明,ECM根部H+及A-离子流的变化周期较未经侵染的长,而ECM根部的Ca2+振荡则完全消失。

 

根据上述结果,Feijó等通过构建模型解释植物养分吸收及生长加速是通过侵染真菌介导,依赖pH的变化,而且ECM营养的主要供应是植物的根,发现Ca2+在这一过程中发挥了重要的作用,这为揭开植物-真菌共生互作提供了证据和模型。

图注:对照及真菌侵染后桉树根部伸长区离子流的振荡变化图以及真菌侵染后根部的pH信号机制模型。

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 08:04


New Phytol:质子流可作为真菌菌丝发育的标签 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Blackwell Publishing Ltd Proton (H+) flux signature for the presymbiotic development of the arbuscular mycorrhizal fungi

 

2008年4月,葡萄牙里斯本大学Feijó等科学家使用非损伤微测技术研究了芽管菌丝发育时期菌丝中的H+流,发现胞外的pH在宿主和真菌间的离子交换和AM真菌生长中起到重要作用,菌丝的H+流振荡与芽管菌丝的生长存在相互关系,AM菌丝的H+流和生长被宿主根系分泌物(RE)所调控。菌丝H+流空间和时间的转变被营养利用状况所调控,也有可能被pH信号所诱导。

 

此项工作对于认识真菌的生长发育以及响应外源物质的机理提供了全新的思路,也揭示了菌丝对P和Suc利用的细胞生物学生理学机制。

 

图注:AM真菌发育的H+流标签。

Stage1:单一萌发管期菌丝中H+保持稳定的内流;

Stage2:真菌差别的最大状态(5-7d),菌丝分枝后H+流发生改变。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 08:07


Sci Total Environ :湘潭大学丨城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响

  • 期刊:Science of The Total Environment
  • 主题:城市污水中的季铵盐对绿藻NH4+吸收的影响
  • 标题:Extracellular polymeric substrates of Chlorella vulgaris F1068 weaken stress of cetyltrimethyl ammonium chloride on ammonium uptake
  • 影响因子:4.610
  • 监测指标:NH4+流速
  • 检测部位:小球藻藻细胞
  • NH4+流速流实验处理方法:
    小球藻,有无0.5 mg/L CTAC在光照/黑暗下处理6小时
  • NH4+流速流实验测试液成份:
    NH4Cl 37.4 mg/L, NaH2PO42·7H2O 9.8 mg/L, CaCl2·2H2O 14.7 mg/L,MgSO4·7H2O 24.6 mg/L and NaHCO3 42mg/L,pH 7.5
  • 作者:湘潭大学葛飞、匡扬铎

 

英文摘要

This study investigated the influences of cetyltrimethyl trimethyl ammonium chloride (CTAC), an emerging pollutant quaternary ammonium compound (QAC) in municipal effluents, on the transfer and uptake of NH4+ by Chlorella vulgaris F1068 cells removed EPS artificially (EPS-R) and coated EPS naturally (EPS-C) under different scenarios (e.g., the presence or absence of CTAC, different photoperiod sequences (light 12 h: dark 12 h or dark 12 h: light 12 h)).

The results showed that the removal of EPS increased the transfer and uptake of NH4+ but the presence of EPS caged NH4+ and effectively weakened the stress of CTAC (<0.5 mg/L) on NH4+ uptake. The main mechanism was considered that CTAC in the concentration range from 0.1 to 0.5 mg/L induced an increased amount of polysaccharide and protein in EPS and thus protected algal normal physiological functions (including cell membrane permeability and glutamine synthetase activity) from the damage of CTAC (0.1 to 0.5 mg/L) regardless of the photoperiod sequences.

Thereby, the findings of this study provided an insight into the role of algal EPS in transfer and uptake of nutrients under the coexisted toxics for the future algae-based sewage treatment application.


中文摘要(谷歌机翻)

这项研究调查了十六烷基三甲基三甲基氯化铵(CTAC)(一种新兴的污染物季铵化合物(QAC))在城市污水中对寻常绿藻F1068细胞人工去除EPS(EPS-R)和包被EPS的转移和吸收NH4+的影响。自然地(EPS-C)在不同情况下(例如,是否存在CTAC,不同的光周期序列(亮12 h:暗12 h或暗12 h:亮12 h))。

结果表明,EPS的去除增加了NH4+的转移和吸收,但是EPS的存在笼罩了NH4+,有效地减弱了CTAC(<0.5μmg/ L)对NH4+吸收的胁迫。认为其主要机理是浓度在0.1至0.5μmg/ L的CTAC诱导EPS中的多糖和蛋白质增加,从而保护藻类的正常生理功能(包括细胞膜通透性和谷氨酰胺合成酶活性)免受CTAC的损害。 (0.1至0.5μmg/ L),与光周期无关。

因此,本研究的发现为藻类EPS在未来基于藻类的污水处理应用中在共存有毒物质的转移和吸收养分中的作用提供了见解。

结果表明:在没有CTAC的6小时光照下,EPS-C细胞或EPS-R细胞的NH4+通量分别达到-1.87ng /(cm2·s)和-2.63ng /(cm2·s)。当添加0.5 mg / L的CTAC时,EPS-C或EPS-R细胞的NH4+通量急剧下降至-0.94 ng /(cm2·s)和-0.73 ng /(cm2·s)。相反,当EPS-R细胞和EPS-C细胞在黑暗中培养6小时无论CTAC存在与否,EPS-C细胞和EPS-R细胞的NH4+流速从负值转换为正值,表明NH4+从细胞内环境流出到培养基。

文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718353683?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:16


东农EES:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制|NMT环境毒理创新科研平台

基本信息

主题:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:4.872

研究使用平台:NMT环境毒理创新科研平台

标题:Physiological responses of Arthrobacter sp. JQ-1 cell interfacesto co-existed di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and copper

作者:东北农业大学张颖

 

检测离子/分子指标

K、Ca2+

 

检测样品

节杆菌JQ-1细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

节杆菌JQ-1可以在3天内完全降解500 mg / L的DEHP。Cu2+的最低抑菌浓度(MICs)可能达到1.56mM,但是5.0mg/L Cu2+明显抑制了DEHP降解和细菌生长。因此,JQ-1暴露于DEHP-铜环境下,以基于细胞多个界面(细胞表面,膜和细胞内特性)的生理反应来验证毒性机理。结果表明,500mg/L的DEHP和5.0mg/L的Cu2+组合可显着降低细胞表面疏水性(CSH)和ζ电势的绝对值,这表明DEHP的生物利用度降低。细胞表面的变化主要是由于Cu2+和某些官能团(CH2,CH3,芳环和酰胺)之间的相互作用。穿过质膜的质子动力(PMF)减弱可能会干扰能量的形成和利用,这不利于细胞损伤的修复过程。本研究首次将非损伤微测技术(NMT)应用于DEHP和重金属离子的联合毒性研究。DEHP-铜增强了穿过质膜的K+流出和Ca2+的流入,从而干扰了离子钾和钙离子的稳态,并可能诱导细胞凋亡并进一步抑制DEHP降解细胞内酯酶活性的下降表明代谢能力明显受到抑制。这项研究增强了我们对响应污染物的细胞不同界面过程的理解。

离子/分子流实验处理方法

(1)500 mg/L Glucose
(2)500 mg/L Glucose+5.0 mg/L Cu2+
(3)500 mg/L DEHP
(4)500 mg/L DEHP+5.0 mg/L Cu2+
处理3天

离子/分子流实验结果

图A和图B给出了不同处理下的实时K+和Ca2+流速,其中正值表示外排,负值表示内流。条形图中还显示了不同系统中K+和Ca2+流速的平均值(图C和D)。在DEHP+Cu2+处理中,JQ-1的K+外排量高于其他组,即DEHP和Cu2+的组合显着抑制了K+的内流速率。相比之下,当JQ-1暴露于DEHP-铜时,Ca2+的内流量增加,而无铜存在的处理则明显促进了Ca2+的内流量。

其他实验结果

  • Cu2+、Ni2+、Co2+和Zn2+在1.56mM时对菌株JQ-1的生长有抑制作用。
  • 当JQ-1菌株以葡萄糖为唯一碳源时,铜的加入减缓了细菌的生长速度,降低了OD600的最大值。当DEHP作为唯一碳源时,前12h添加铜可以提高细菌的生长速度,但会迅速进入下降期。
  • 在葡萄糖培养条件下,JQ-1菌株的扫描电镜图像呈现出单细胞表面起皱,边缘清晰,形状规则的状态。当培养基中含有葡萄糖和Cu2+时,细菌的形态没有明显变化,但细胞表面附着了大量絮状沉积颗粒。当细菌在DEHP中培养时,单个细菌的表面纹理减少,边缘变得不规则和光滑。当DEHP和Cu+共同培养时,细胞变得粗糙和不规则。一些细胞的结构甚至消失,产生碎片。
  • Cu2+可能通过与JQ-1细胞表面官能团的相互作用影响DEHP的吸附过程。
  • 在葡萄糖中,细胞酯酶活性最高,高于单一DEHP污染。在两种碳源处理中,Cu2+污染物的存在降低了细胞酯酶活性。DEHP和Cu2+的组合对酯酶活性的抑制作用最强。

 

结论

节杆菌JQ-1的性能优于其他已报道的菌株,无论是酸性土壤还是碱性土壤,JQ-1都是一种出色的种质资源,可用于对高浓度DEHP污染的土壤进行生物修复。此外,JQ-1对高浓度重金属表现出很高的耐受性。但是,DEHP和铜的综合毒性远大于它们各自的毒性。两种污染物的结合对几乎所有测试的界面特征都有明显的不利影响。本研究强调了有机污染物和重金属的联合毒性,在可持续发展过程中起到了警示作用。

离子流实验使用的测试液

1.0mM NaCl,1.0mM KCl,0.1mM CaCl2,0.1mM HEPES,1.0mM glucose,pH 7.0
文章原文:
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111163

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:40


东农张颖:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一 | NMT互作共生创新科研平台

基本信息

主题:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

研究使用平台:NMT互作共生创新科研平台

标题:Enhancing theatrazine tolerance of Pennisetum americanum (L.) K. Schum by inoculatingwith indole-3-acetic acid producing strain Pseudomonas chlororaphis PAS18

作者:东北农业大学 张颖

 

检测指标

Ca2+

 

检测样品

3日龄美洲狼尾草的根

 

离子流实验处理方法

①CK1-N:1/2MS+1.7%琼脂

②BL20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津

③HJ20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津+10-2 μM IAA

 

离子流结果

正常情况下, 美洲狼尾草根的Ca2+为外排,外排速率约50 pmol · 1cm-2 · s-1。阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+由外排变为吸收,吸收速率约175 pmol · cm-2 · s-1。存在IAA的情况下,阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+吸收速率降低到75 pmol · cm-2 · s-1。

 

其他实验结果

  • 接种菌株PAS18可以降低美洲狼尾草中的超氧自由基的荧光信号。
  • 阿特拉津胁迫显著抑制美洲狼尾草的生长,而接种PAS18可减轻该抑制作用。
  • 在阿特拉津胁迫且未接种菌株PAS18的条件下,叶绿素含量随着阿特拉水平的增加而降低;虽然接种PAS18的幼苗叶绿素也有相同的变化,但是接种菌株比不接种菌株的幼苗叶绿素含量高。
  • 接种菌株PAS18能上调psbA基因在植株中的转录。
  • 接种菌株PAS18能部分消除100 mg kg-1阿特拉津对细胞的损伤,但不能完全消除。
  • 接种菌株PAS18可以减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累。
  • 接种菌株PAS18可降低阿特拉津引起的MDA含量,并且调节SOD活性。

 

结论

结果表明,两种浓度的阿特拉津(20mg kg-1和100mg kg-1)均能显著地对美洲狼尾草幼苗的生长、细胞形态和光合作用造成胁迫。接种产生IAA的菌株P.chlorophis PAS18能较好地缓解20mg kg-1的阿特拉津引起的上述胁迫。进一步的研究表明,菌株PAS18不仅通过减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累来减轻阿特拉津诱导的胁迫,同时也与psbA基因表达上调有关,psbA基因的表达增强了受损光系统II的修复,诱导了超氧化物歧化酶活性,通过清除超氧自由基和降低丙二醛含量来增强美洲狼尾草的抗氧化防御能力。此外,PAS18菌株还可以通过平衡作为信号分子诱导防御系统的Ca2+流速来调节美洲狼尾草的阿特拉津胁迫防御。

 

离子流实验使用的测试液

0.1mM CaCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110854

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:08


EP华工:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

基本信息

主题:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

期刊:Environmental Pollution

影响因子:8.071

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hexavalent chromiuminduced oxidative stress and apoptosis in Pycnoporus sanguineus

作者:华南理工大学尹华、封觅

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

血红密孔菌菌丝球

 

中文摘要

白腐真菌已被证明是一种很有前途的重金属去除方法,了解其对重金属的毒性响应有助于开发和推广基于真菌的修复技术,以减轻重金属的危害。本研究对白腐真菌血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)中Cr(Ⅵ)诱导的氧化应激和细胞凋亡进行了研究。结果表明,高浓度Cr(Ⅵ)促进ROS的生成,包括H2O2、O2·-和·OH。随着Cr(Ⅵ)浓度的增加,SOD和CAT活性在前24 h内随着GSH含量的增加而增加,但随后降低,MDA含量显著增加。Cr(Ⅵ)诱导的氧化损伤进一步引起和加重了血红密孔菌的细胞凋亡,尤其是Cr(Ⅵ)浓度大于20 mg/L时。Cr(Ⅵ)诱导的细胞凋亡参与线粒体功能紊乱,包括线粒体去极化、线粒体通透性增强和细胞色素c释放。观察到细胞凋亡的早期和晚期特征,如半胱氨酸蛋白酶(metacaspase)激活、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)外翻、DNA断裂、细胞核浓缩和断裂。此外,研究还发现了以K+外排、细胞质和线粒体Ca2+超载为特征的离子稳态失调。基于这些结果,本研究认为Cr(Ⅵ)诱导白腐真菌血红密孔菌氧化应激和细胞凋亡。

 

离子/分子流实验处理

0、5、10、20、30、40mg/L Cr(VI)处理3 d

 

离子/分子流实验结果

为了检测Cr(VI)对血红密孔菌K+运输的影响,研究使用非损伤微测技术(NMT)检测了真菌细胞K+净流速,结果表明Cr(VI)刺激K+从细胞向细胞外环境排出,当Cr(VI)浓度超过20 mg/L时,K+外排速率显著增加。

图1. 不同浓度Cr(VI)对血红密孔菌K+净流速的影响。正值代表K+外排。

 

其他实验结果

  • Cr(VI)诱导的抗氧化酶活性、GSH和MDA含量的变化。Cr(VI)处理短期处理(24 h),SOD活性随着初始Cr(VI)浓度的增加而提高,长期处理(超过48 h),SOD活性下降,甚至低于对照组;CAT活性的响应趋势与SOD相似;Cr(VI)也以时间和浓度依赖性的模式诱导GSH含量的变化;在前24 h内,随着Cr(VI)浓度的增加,细胞内GSH水平有显著增加,而与对照相比,当处理时间超过48 h时,高浓度Cr(VI)处理导致GSH含量有所下降;MDA对Cr(VI)胁迫有显著的响应,在高浓度Cr(VI)处理后,细胞内MDA含量呈现显著上升趋势。
  • Cr(VI)诱导的细胞内ROS迸发。H2DCF-DA染色结果显示,浓度低于10 mg/L的Cr(VI)对ROS水平没有显著影响,而当Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40mg/L时,ROS有增加的趋势;此外,Cr(VI)浓度超过20 mg/L导致过氧化氢、超氧阴离子和羟基自由基含量显著上升。
  • Cr(VI)诱导的线粒体特性的变化。高浓度的Cr(VI)可导致线粒体膜去极化;同时,与对照相比,Cr(VI)孵育后线粒体中细胞色素c水平下降;此外,随着20-40 mg/L Cr(VI)导致血红密孔菌线粒体膜通透性增加。
  • Cr(VI)诱导的早期和晚期细胞凋亡的特征。随着Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40 mg/L时,AnnexinV-FITC和PI的荧光强度显著增强,表明早期和晚期凋亡细胞的数量均以呈浓度依赖的模式增加;此外,Cr(VI)处理后,细胞核发生固缩和碎片化,Cr(VI)浓度超过20 mg/L,发生细胞核转化的凋亡细胞数量显著增加。
  • Cr(VI)诱导的半胱氨酸酶激活。Cr(VI)诱导的血红密孔菌细胞凋亡与半胱氨酸酶激活相关。
  • Cr(VI)诱导的离子稳态的破坏。高浓度的Cr(VI)处理可导致细胞质和线粒体中Ca2+水平的升高。

 

结论

综上所述,本研究表明,Cr(VI)显著诱导血红密孔菌的氧化应激和细胞凋亡。短期暴露于Cr(VI)激活了抗氧化物系统,而长期处理导致系统失活,引起脂质过氧化和细胞凋亡。Cr(VI)引起的细胞凋亡与ROS迸发、线粒体功能障碍、细胞内Ca2+过载和半胱天酸酶激活有关。在凋亡过程中观察到的磷脂酰丝氨酸(PS)外翻、DNA裂解、核凝结和破裂,表明Cr(VI)诱导血红密孔菌早期细胞凋亡,随后发生晚期凋亡。

 

测试液

1.5mM KH2PO4, 0.1 mM KCl, pH 4.5

 

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749117306632?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:16


中关村NMT产业联盟

什么是 中关村NMT产业联盟—NMT创新平台服务中心资质标准?

 

1、项目介绍

为了配合国家科技创新发展战略,应对日益激烈的国际科技竞争,发挥制度优势、先发优势、区域优势,打造具有世界影响力的,先进NMT技术产业集群。联盟将利用过去十几年来,中国在NMT技术创新、产品研发、科研应用及产业化方面所积累的世界领先优势,搭建中国 NMT 技术的公共服务平台。

2、申请资格

具备联盟有效“设备拥有单位会员”资质。

3、认证流程

第一步:网上提交申请表格

第二步:电话评审

第三步:反馈审批报告

第四步:颁发《NMT创新平台服务中心资质认证》证书

第五步:分配测试订单,开展测试服务

4、申请须知

NMT创新平台服务中心目前分为三个等级,不同等级享受不同的基金补贴额度。

为了确保科研人员测试数据的质量,如果有单位内或单位外的科研人员要进行NMT测试,在对方不会操作设备的情况下,请将科研人员的测试需求反馈给中关村NMT产业联盟联系人,确保科研人员可以得到真实、有效、稳定的测试数据。

初级:

1.申请单位是中关村NMT产业联盟“设备拥有单位”有效会员;

2.有取得中关村NMT产业联盟《测试服务工程师资质认证》初级证书的专人进行系统操作;

3.申请单位可以提供离子或分子流速检测服务并且可测指标不少于5种;

4.申请单位可以提供检测过程中检测环境实时的温度、湿度、压强监测数据。

中级:

1.有取得中关村NMT产业联盟《测试服务工程师资质认证》中级证书的专人进行系统操作;

2.申请单位可以提供离子或分子流速检测服务,且可测指标不少于8种;

3.申请单位可以提供离子浓度成像检测服务,且可测指标不少于1种;

4.满足初级的所有内容。

高级:

1.有取得中关村NMT产业联盟《测试服务工程师资质认证》高级证书的专人进行系统操作;

2.申请单位可以提供离子/分子流速检测服务,且可测指标不少于12种;

3.申请单位可以提供离子浓度成像检测服务,且可测指标不少于4种;

4.申请单位可以提供满足联盟测试服务中样品低温处理、光照处理、CO2处理三种处理标准的服务;

5.满足初级、中级的所有内容。

5、权益内容

  • 通过联盟认证的NMT产业创新平台服务中心具备对外提供测试服务资质;
  • 享有中关村NMT产业联盟测试服务补贴;
  • NMT创新平台服务中心负责人具备成为联盟专家资格,纳入联盟专家库,享受联盟专家补贴。

6、义务内容

  • 为了确保科研人员测试数据的质量,NMT创新平台服务中心需要将有需求的测试客户反馈给联盟,由联盟统一分配测试。
  • NMT创新平台服务中心需要每个季度分发30本《论文集》,并在每个季度最后一周将《论文集分发信息表》反馈给联盟创服中心管理办公室。

7、认证费用

1.费用(资质评审+现场评审):1000元/次(首次申请免除认证费用)

2.评审地点:创新平台服务中心资质认证申请单位

8、申请表链接

http://nmtia.org.cn/zzrz

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 10:35


什么是 “一带一路”全国测试服务网络 ?

中关村NMT产业联盟“一带一路”全国测试服务网络是由十几家引进NMT技术的高等院校、科研单位以及企业共同组成,这些高等院校、科研单位以及企业通过了联盟的严格选拔与考核,成功通过了《NMT创新平台服务中心资质认证》,成为中关村NMT产业联盟创新平台服务中心,遍布全国多个省份,为全国测试需求的科研人员提供便捷、高质量的测试服务。

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 10:35


什么是 中关村NMT产业联盟?

《中关村旭月非损伤微测技术产业联盟》(简称“中关村NMT产业联盟”),由中科院植物所匡廷云院士、中科院物理所杨福愉院士、北京大学林克椿教授,以及国家认可,世界领先的现代NMT技术创始人、旭月公司创始人,原美国NASA高级研究员,许越先生于2015年9月,同知名大学、科研院所共同发起,经北京市民政局正式批准成立,独立运营的非营利性社会团体。统一社会信用代码为51110000MJ012204XL。

中关村NMT产业联盟,以聚焦创新驱动和加速成果转化的国家战略需求为己任,以“科研创新带”和“成果转化路”的联盟“一带一路”为实施框架,以旭月领军的2000多位中国科学家和工程技术人才队伍为依托,以近二十年非损伤微测技术(简称“NMT”)在科研创新和成果转化上取得的突出成绩和成功经验为基础,以《中华人民共和国促进科技成果转化法》、《中华人民共和国标准化法》为指导思想,为科学家和企业提供国际领先的NMT科研和成果转化服务,带动我国更多基础科研领域赶超世界先进水平,同时加速我国基础科研的成果转化工作。

科研创新方面,联盟通过全国二十多家经过资质认证的创新平台服务中心,和上百名不同领域的专家组成的顾问团队,已为全国近600个实验室,1500位科研工作者提供了专业化、标准化的实验测试服务,帮助他们在包括CELL、NATURE、SCIENCE等国际顶级期刊上,发表了600多篇科研成果。同时联盟通过学术交流、技术培训、专家咨询、科研信息宣传、NMT人才交流等服务,进一步推动中国科学家抢占以NMT为代表的活体生理功能研究领域制高点,在国际上实现了跟跑到领跑的超越。

成果转化方面,联盟以标准化为桥梁,组织建立了多个不同领域的科研/转化集群和创新中心,帮助科研人员和企业将科研成果、研发成果以发布团体标准的方式,完成标准化、规范化、流程化,已立项十几个应用NMT的团体标准,为进一步的商品化、产业化、国际化,直至最终完成成果转化奠定基础。

除此之外,联盟为加大保护科研人员利益及国家科研经费安全的力度,促进NMT行业择优汰劣有序发展,开展了NMT资质认证工作,包含NMT企业资质、产品资质、服务资质、人员技能资质、培训资质等,规范NMT行业标准,得到广大科研人员的肯定和政府支持。


未来,联盟将一如既往坚持基础科研创新和成果转化并重发展战略,利用世界领先的技术优势、国际人才优势,科研服务优势和多年积累的成果转化经验,为国家创新驱动和加速成果转化战略继续添砖加瓦,为推动我国新时期高质量发展,全面建设社会主义现代化强国而努力奋斗。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 10:36


NMT科研应用的文献资料

1、NMT在盐碱胁迫上的应用案例

1)国内应用概况

经联盟统计,国内非损伤微测技术在盐胁迫上的应用成果,是植物科学领域占比第一的方向,目前的应用比较成熟,但也有诸多空白,例如Na+在根内、地上部分的动态转运,液泡区隔Na+等等,非损伤微测技术几乎没有相关成果发表。

非损伤微测技术在盐生植物的应用,国内主要有三大非损伤微测技术实验室在做,分别是山东师范大学王宝山教授团队、厦门大学郑海雷教授团队、内蒙古大学王迎春教授团队。2022年5月,Molecular Plant报道了王宝山教授团队关于盐生植物抗盐适应演化机制的最新研究成果。该研究使用了非损伤微测技术,实现了在体单细胞盐腺泌Na+速率检测,为该研究提供了关键的生理证据。

2)文献成果

http://nmtia.org.cn/NMTyxp

3)NMT在盐碱胁迫上的应用思路课程(微信扫码)

2、NMT在水旱胁迫上的应用案例

1)国内应用概况

非损伤微测技术在水旱胁迫上的应用,主要集中在干旱胁迫下的根系发育、气孔调节、活性氧运输。还包括干旱胁迫下养分元素的吸收。涉及到的研究团队有福建农林大学许卫锋教授团队、浙江大学张国平教授团队、安徽农业大学宛晓春教授团队、西北农林科技大学李积胜教授团队、长江大学吴强盛团队等。其中,2018年,中科院西北生态环境资源研究所石玉兰博士在Journal of Experimental Botany发表的Integrated regulation triggered by a cryophyte ω-3 desaturase gene confers multiple-stress tolerance in tobacco成果中,利用非损伤微测技术检测了盐胁迫、渗透胁迫下,烟草根的Ca2+跨膜转运信号,为该研究提供了关键数据证据。

2)文献成果

http://nmtia.org.cn/NMTshxp

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 10:40


文献电子报 » NMT重金属胁迫研究

Chemosphere:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据

2014年12月24日,湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼用NMT在Chemosphere上发表了标题为Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution的研究成果。

 

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:TiO2提升黄孢原毛平革菌镉耐受力的生理证据
  • 标题:Physiological fluxes and antioxidative enzymes activities of immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles after exposure to toxic pollutants in solution
  • 影响因子:4.208
  • 检测指标:H+、O2、Cd2+流速
  • 作者:湖南大学曾光明、陈桂秋、谭琼

 

英文摘要

Immobilized Phanerochaete chrysosporium loaded with TiO2 nanoparticles (PTNs) are novel high-value bioremediation materials for adsorbing cadmium and for degrading 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP). The real-time changes in H+ and O2 fluxes were measured using the noninvasive microtest technique (NMT).

The H+ influx increased after the addition of 2,4-DCP, and shifted to efflux following the addition of Cd2+. The O2 flux decreased after the addition of both 2,4-DCP and Cd2+. A larger Cd2+ flux was immediately observed after exposure to 0.5 mM Cd2+ (−351.25 pmol cm−2 s−1) than to 0.1 mM Cd2+ (−107.47 pmol cm−2 s−1). The removal of Cd2+ by the PTNs increased more after treatment with the 0.5 mM exposure solution (27.6 mg g−1) than with the 0.1 mM exposure solution (3.49 mg g−1).

The enzyme activities were analyzed to review the antioxidative defense system of PTNs in a solution containing various concentrations of Cd2+. The activities of the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) oxidase as well as the enzyme catalase (CAT) plateaued at 6.5 U g−1 FW and 9.7 U g−1 FW, respectively, after exposure to 0.25 mM Cd2+. The activity of superoxide dismutase (SOD) increased gradually in solutions containing 0.1–0.6 mM Cd2+, and eventually reached a maximum (68.86 U g−1 FW).

These results illustrate how the antioxidative defense system and the physiological fluxes of PTNs respond to the stress caused by toxic pollutants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

负载有TiO2纳米粒子(PTNs)的固定化Phanerochaete chsssporium是用于吸附镉和降解2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的新型高价值生物修复材料。使用非损伤微测技术(NMT)测量H+和O2通量的实时变化。

加入2,4-DCP后,H+流入量增加,而加入Cd2+后,H+流入量移出。同时添加2,4-DCP和Cd2+后,O2通量下降。暴露于0.5 mM Cd2+(-351.25 pmol cm-2 s-1)后立即观察到更大的Cd2+通量,而不是暴露于0.1 mM Cd2+(-107.47 pmol cm-2 2 s-1)。用0.5 mM暴露溶液(27.6 mg g-1)处理后,PTN去除Cd2+的增加比使用0.1 mM暴露溶液(3.49 mg g-1)处理的增加更多。

分析了酶的活性,以审查包含各种浓度的Cd2+的溶液中PTN的抗氧化防御系统。暴露于0.25 mM Cd2+后,辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化酶和过氧化氢酶(CAT)的活性分别稳定在6.5 U g-1 FW和9.7 U g-1 FW上。超氧化物歧化酶(SOD)的活性在含0.1–0.6 mM Cd2+的溶液中逐渐增加,并最终达到最大值(68.86 U g-1 FW)。

这些结果说明了PTN的抗氧化防御系统和生理通量如何响应有毒污染物引起的压力。

Fig. 2. (A) Real-time Cd2+ flux of PTNs exposed to 0.1 mM Cd(NO3)2 and 10 mg L

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:15


Environ Pollut:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Environmental Pollution
  • 主题:NMT验证稻田生物膜大量吸附Cd降低水稻Cd积累
  • 标题:Paddy periphyton reduced cadmium accumulation in rice (Oryza sativa) by removing and immobilizing cadmium from the water–soil interface
  • 影响因子:5.714
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:水稻附生植物
  • Cd2+流实验处理方法:
    水稻幼苗在Cd0+P(附生植物),Cd5(5mg Kg-1的土壤Cd含量)+P和Cd50(50mg Kg-1的土壤Cd含量)+P处理60天后,取水稻附生植物进行测试。
  • Cd2+流实验测试液成份:
    50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, and 0.1% sucrose, pH 6.0
  • 作者:中国科学院南京土壤研究所刘俊琢、陆海鹰

 

中文摘要(谷歌机翻)

旱生植物在湿地的重金属转移中起着重要作用,但它对稻田中镉(Cd)生物利用度的贡献仍未得到充分探索。

这项研究的主要目的是研究水生植物对稻田镉行为的影响。围生植物显着降低了稻田水中Cd的浓度。

非侵入性微测试技术分析表明,附生植物可以从水中吸收Cd,最大Cd2+流入速率为394 pmol cm-2·s-1,而附生植物的入侵显着增加了土壤Cd的浓度。

然而,由于土壤pH升高和周生植物引起的土壤氧化还原电势(Eh)降低,土壤镉的生物利用度显着下降。在附生植物中,更多的Cd被吸附并固定在土壤中的有机物,碳酸盐,铁和锰的氧化物上。因此,水稻中的镉含量显着下降。

这些发现为深入了解附生植物在稻田中的Cd生物地球化学提供了可能,并为减少水稻中Cd的积累提供了新的策略。

Figure 3 Changes in net flux of Cd of periphyton over times (a) and the mean net influx of periphyton (b) under different treatments. Cd0+P, Cd5+P, and Cd50+P represent the periphyton treatment of Cd added at soil Cd content of 0 mg Kg-1, 5 mg Kg-1, and 50 mg Kg-1 respectively. Different letters within same column indicate significant difference among different treatments at P < 0.05, while same letters represent no significant difference.

 

英文摘要

Periphyton plays a significant role in heavy metal transfer in wetlands, but its contribution to cadmium (Cd) bioavailability in paddy fields remains largely unexplored.

The main aim of this study was to investigate the effect of periphyton on Cd behavior in paddy fields. Periphyton significantly decreased Cd concentrations in paddy waters.

Non-invasive micro-test technology analyses indicated that periphyton can absorb Cd from water with a maximum Cd2+ influx rate of 394 pmol cm−2 s−1 and periphyton intrusion significantly increased soil Cd concentrations.

However, soil Cd bioavailability declined significantly due to soil pH increase and soil redox potential (Eh) decrease induced by periphyton. With periphyton, more Cd was adsorbed and immobilized on organic matter, carbonates, and iron and manganese oxides in soil. Consequently, Cd content in rice decreased significantly.

These findings give insights into Cd biogeochemistry in paddy fields with periphyton, and may provide a novel strategy for reducing Cd accumulation in rice.

 

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114103

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:32


Chemosphere :深圳大学丨盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流
  • 标题:Salinity-dependent nanostructures and composition of cell surface and its relation to Cd toxicity in an estuarine diatom
  • 影响因子:4.427
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测部位:硅藻藻细胞
  • Cd2+流速流实验处理方法:
    不同盐度的硅藻细胞
  • Cd2+流速流实验测试液成份:
    0.1mM KCl,0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), 0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 8.0,8.9μM CdCl2
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

文章简介

盐度是河口环境中变化较大的因子之一,会影响海洋主要初级生产力——硅藻与金属之间的相互作用,之前研究发现这一影响主要由环境水化学变化引起。但却忽略了盐度也可能通过改变硅藻本身的生理生化状态来影响其响应重金属的过程。

此项研究模拟河口的盐度梯度,在18,25,和32 psu三个盐度下培养了新月菱形藻,在18 psu低盐度时,施加8.9 μM的Cd2+对细胞生长的抑制最强。但值得注意的是,Cd离子浓度的升高约一倍,引起的细胞生长抑制却是约四倍,说明Cd重金属毒性的增加可能存在着其它机制。从分布上看,大部分(>75%)Cd都吸附于细胞表面,表明新月菱形藻的细胞壁在最初的Cd累积过程中有着重要的作用。

基于上述现象,研究利用非损伤微测技术测定不同盐度培养的硅藻单细胞表面的Cd2+离子流。结果发现,硅藻细胞在低盐度时细胞表面的Cd2+离子流速更快,而Cd2+吸收速率是影响其毒性最主要因素。进一步结合其它物理化学手段最终揭示了硅藻在不同盐度下通过改变细胞壁的功能基团种类和数量来影响其吸附Cd的细胞表面化学机制。

此项研究为近海盐度强烈变化条件下防控重金属的污染和食物链传递提供了重要的理论依据。

 

不同盐度培养的新月菱形藻,细胞表面Cd2+离子流的差异性。负值表示吸收。

 

英文摘要

The interactions between metal and phytoplankton are affected by salinity in estuarine environments. While water chemistry is an important factor regulating the metal bioavailability in phytoplankton, the physiological adaptation of the algae cells may also change their intrinsic response to metals.

In this work, we tried to interpret the salinity-dependent Cd toxicity in a pennate diatom Nitzchia closterium from a biological side. As with many studies, we observed Cd toxicity to the diatom increased with decreasing salinity. However, changing free Cd ion concentrations may be partly responsible for the enhanced Cd toxicity.

Multiple evidences showed that diatom cells acclimated at low salinity had stronger intrinsic Cd adsorption capacity. Salinity significantly affected not only the nanostructures but also the biochemical composition in the cell surface of the diatom. Diatom cells grown at lower salinity had a lower surface potential, higher specific surface area, and more sulfur-containing groups in the cell wall, leading to stronger Cd binding capacity in the cells. Meanwhile, more Si was present as poly-silicic acid when the salinity decreased. The change of Si content and speciation in the cell wall are also considered a major reason for the variations of Cd surface binding.

Our study provided new clues for the salinity-dependent metal toxicity in marine diatoms.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在河口环境中,盐度影响金属和浮游植物之间的相互作用。尽管水化学是调节浮游植物中金属生物利用度的重要因素,但藻类细胞的生理适应性也可能改变其对金属的内在响应。

在这项工作中,我们试图从生物学的角度来解释盐度依赖的Cd毒性在戊二烯硅藻Nitzchia closterium中。与许多研究一样,我们观察到Cd对硅藻的毒性随着盐度的降低而增加。但是,改变游离Cd离子浓度可能是造成Cd毒性增强的部分原因。

多种证据表明,低盐度适应的硅藻细胞具有更强的固有Cd吸附能力。盐度不仅显着影响硅藻的纳米结构,而且显着影响硅藻细胞表面的生化组成。在较低盐度下生长的硅藻细胞具有较低的表面电势,较高的比表面积和细胞壁中更多的含硫基团,从而导致细胞中更强的Cd结合能力。同时,当盐度降低时,更多的Si作为聚硅酸存在。 Si含量的变化和细胞壁中的形态也被认为是Cd表面结合变化的主要原因。

我们的研究为海洋硅藻的盐度依赖性金属毒性提供了新的线索。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319891?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:40


《生态毒理学报》海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响(硅藻细胞镉流速)

  • 期刊:生态毒理学报
  • 标题:海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响
  • 样品:硅藻细胞
  • 检测指标:Cd2+
  • 作者:深圳大学高等研究院潘科、马捷

 

摘 要

硅藻是海洋生态系统中主要的初级生产者,在全球碳循环中扮演重要角色。硅藻在镉(Cd)的生物地球化学循环中同样发挥了关键的作用。

营养盐、盐度、pH、光照、温度等因子可改变Cd在硅藻中的累积,但其关键过程尚未清楚。借助多功能原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、非损伤微测技术(NMT)等先进表征手段,可定量研究硅藻细胞的表面物理化学特性。

本综述讨论环境因子对细胞表面粗糙度的影响,探索粗糙度-表面功能基团-电势之间的联系,从微观层次揭示硅藻细胞与Cd之间的相互作用,诠释硅藻吸附金属Cd的过程。

 

文章链接:

http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDTEMP&filename=STDL201901008&v=MTUzMjIxTHV4WVM3RGgxVDNxVHJXTTFGckNVUkxPZllPWnVGeXpoVkx6T05qblBZckc0SDlqTXJvOUZiSVI4ZVg=

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:43


J Hazard Mater:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Journal of Hazardous Materials
  • 主题:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据
  • 标题:The roles of silicon in combating cadmium challenge in the Marine diatom Phaeodactylum tricornutum
  • 影响因子:7.65
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:硅藻
  • Cd2+流实验处理方法:
    硅藻细胞分别在低硅(17.2μM),中硅(51.7μM),高硅(86.2μM)培养
  • Cd2+流实验测试液成份:
    8.9μM CdCl2,0.1mM KCl, 0.1mM MgCl2,0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4, 0.1% sucrose,pH=8
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋浮游植物拥有复杂的体内平衡网络以抵消金属毒性。环境条件的变化(例如环境营养物浓度)会显着影响其固有的金属敏感性。

在这项研究中,我们评估了硅(Si)在抵消海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum中镉(Cd)毒性中的作用。我们首先证明了Si富集显着提高了Cd耐受性并改变了硅藻中Cd的积累。

我们的模型表明,富硅细胞比缺硅细胞吸收更多的镉,但镉去除率更高。通过原子力显微镜和X射线光电子能谱检查发现,富硅细胞具有更好的硅化作用,并且细胞壁中的SiO-含量更高,这显着降低了硅藻细胞的表面电势并使它们吸收更多的Cd。

尽管富含Si的细胞在面对Cd胁迫时倾向于具有高的Cd负担,但是它们通过下调流入转运蛋白ZIP和上调流出转运蛋白ATPase5-1B来抑制细胞内Cd的增加。

我们的研究表明,硅在携带金属稳态和对抗海洋硅藻中的Cd挑战中起着重要作用。

Fig. 3. Cd2+ fluxes around the cell surface of the diatom P. tricornutum in the testing medium containing 8.9 μM Cd2+. (A) Instant net Cd2+ fluxes measured by a non-invasive microelectrode probe; (B) mean Cd2+ fluxes for the L-, M-, and H-Si cells. Means do not significantly differ (p>0.05) if they bear the same letter (n = 6). L, low; M, mid; H, high.

 

英文摘要

Marine phytoplankton possess a sophisticated homeostatic network to counteract metal toxicity. Changes in environmental conditions such as ambient nutrient concentrations can significantly impact their intrinsic metal sensitivity.
In this study, we evaluated the role of silicon (Si) in counteracting cadmium (Cd) toxicity in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. We first demonstrated that Si enrichment dramatically enhanced Cd tolerance and changed the Cd accumulation in the diatom.

Our modeling suggested that Si-enriched cells adsorbed more Cd but had a higher Cd elimination rate than the Si-starved cells. Examinations by atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy revealed that the Si-enriched cells had better silification andmore SiO- in the cell walls, which markedly lowered the surface potential of the diatom cells and allowed them to attract more Cd.

Although the Si-enriched cells tended to have a high Cd burden when facing Cd stress, they suppressed the increase of intracellular Cd by both down-regulating the influx transporter ZIP and up-regulating the efflux transporter ATPase5-1B.

Our study shows the significant roles Si plays in maintaining metal homeostasisand combating Cd challenge in marine diatoms.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121903

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:46


EP华工:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

基本信息

主题:NMT发现铬致白腐真菌排K+↑ 揭示重金属胁迫诱导白腐真菌氧化应激和细胞凋亡的重要机理

期刊:Environmental Pollution

影响因子:8.071

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hexavalent chromiuminduced oxidative stress and apoptosis in Pycnoporus sanguineus

作者:华南理工大学尹华、封觅

 

检测离子/分子指标

K+

 

检测样品

血红密孔菌菌丝球

 

中文摘要

白腐真菌已被证明是一种很有前途的重金属去除方法,了解其对重金属的毒性响应有助于开发和推广基于真菌的修复技术,以减轻重金属的危害。本研究对白腐真菌血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)中Cr(Ⅵ)诱导的氧化应激和细胞凋亡进行了研究。结果表明,高浓度Cr(Ⅵ)促进ROS的生成,包括H2O2、O2·-和·OH。随着Cr(Ⅵ)浓度的增加,SOD和CAT活性在前24 h内随着GSH含量的增加而增加,但随后降低,MDA含量显著增加。Cr(Ⅵ)诱导的氧化损伤进一步引起和加重了血红密孔菌的细胞凋亡,尤其是Cr(Ⅵ)浓度大于20 mg/L时。Cr(Ⅵ)诱导的细胞凋亡参与线粒体功能紊乱,包括线粒体去极化、线粒体通透性增强和细胞色素c释放。观察到细胞凋亡的早期和晚期特征,如半胱氨酸蛋白酶(metacaspase)激活、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)外翻、DNA断裂、细胞核浓缩和断裂。此外,研究还发现了以K+外排、细胞质和线粒体Ca2+超载为特征的离子稳态失调。基于这些结果,本研究认为Cr(Ⅵ)诱导白腐真菌血红密孔菌氧化应激和细胞凋亡。

 

离子/分子流实验处理

0、5、10、20、30、40mg/L Cr(VI)处理3 d

 

离子/分子流实验结果

为了检测Cr(VI)对血红密孔菌K+运输的影响,研究使用非损伤微测技术(NMT)检测了真菌细胞K+净流速,结果表明Cr(VI)刺激K+从细胞向细胞外环境排出,当Cr(VI)浓度超过20 mg/L时,K+外排速率显著增加。

图1. 不同浓度Cr(VI)对血红密孔菌K+净流速的影响。正值代表K+外排。

 

其他实验结果

  • Cr(VI)诱导的抗氧化酶活性、GSH和MDA含量的变化。Cr(VI)处理短期处理(24 h),SOD活性随着初始Cr(VI)浓度的增加而提高,长期处理(超过48 h),SOD活性下降,甚至低于对照组;CAT活性的响应趋势与SOD相似;Cr(VI)也以时间和浓度依赖性的模式诱导GSH含量的变化;在前24 h内,随着Cr(VI)浓度的增加,细胞内GSH水平有显著增加,而与对照相比,当处理时间超过48 h时,高浓度Cr(VI)处理导致GSH含量有所下降;MDA对Cr(VI)胁迫有显著的响应,在高浓度Cr(VI)处理后,细胞内MDA含量呈现显著上升趋势。
  • Cr(VI)诱导的细胞内ROS迸发。H2DCF-DA染色结果显示,浓度低于10 mg/L的Cr(VI)对ROS水平没有显著影响,而当Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40mg/L时,ROS有增加的趋势;此外,Cr(VI)浓度超过20 mg/L导致过氧化氢、超氧阴离子和羟基自由基含量显著上升。
  • Cr(VI)诱导的线粒体特性的变化。高浓度的Cr(VI)可导致线粒体膜去极化;同时,与对照相比,Cr(VI)孵育后线粒体中细胞色素c水平下降;此外,随着20-40 mg/L Cr(VI)导致血红密孔菌线粒体膜通透性增加。
  • Cr(VI)诱导的早期和晚期细胞凋亡的特征。随着Cr(VI)浓度从20 mg/L上升到40 mg/L时,AnnexinV-FITC和PI的荧光强度显著增强,表明早期和晚期凋亡细胞的数量均以呈浓度依赖的模式增加;此外,Cr(VI)处理后,细胞核发生固缩和碎片化,Cr(VI)浓度超过20 mg/L,发生细胞核转化的凋亡细胞数量显著增加。
  • Cr(VI)诱导的半胱氨酸酶激活。Cr(VI)诱导的血红密孔菌细胞凋亡与半胱氨酸酶激活相关。
  • Cr(VI)诱导的离子稳态的破坏。高浓度的Cr(VI)处理可导致细胞质和线粒体中Ca2+水平的升高。

 

结论

综上所述,本研究表明,Cr(VI)显著诱导血红密孔菌的氧化应激和细胞凋亡。短期暴露于Cr(VI)激活了抗氧化物系统,而长期处理导致系统失活,引起脂质过氧化和细胞凋亡。Cr(VI)引起的细胞凋亡与ROS迸发、线粒体功能障碍、细胞内Ca2+过载和半胱天酸酶激活有关。在凋亡过程中观察到的磷脂酰丝氨酸(PS)外翻、DNA裂解、核凝结和破裂,表明Cr(VI)诱导血红密孔菌早期细胞凋亡,随后发生晚期凋亡。

 

测试液

1.5mM KH2PO4, 0.1 mM KCl, pH 4.5

 

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749117306632?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:16


J Adv Res浙大邬飞波:非损伤微测技术发现NAT2促大麦吸Cd 为NAT作为潜在重金属生物修复基因提供证据

基本信息

主题:非损伤微测技术发现NAT2促大麦吸Cd 为NAT作为潜在重金属生物修复基因提供证据

期刊:Journal of Advanced Research

影响因子:10.479

标题:An miR156-regulated nucleobase-ascorbate transporter 2 confers cadmium tolerance via enhanced anti-oxidative capacity in barley

作者:浙江大学、扬州大学邬飞波,浙江大学Nian-Hong Wang、Xue-Yi Zhou

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

大麦根

 

中文摘要

背景:镉(Cd)是最有害的重金属污染物之一,严重影响农作物生产和人类健康。碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)广泛存在于植物、动物和微生物等多种生物体内;然而,NAT在植物镉耐受性中的作用尚不清楚。

目的:鉴定Cd诱导的靶向HvNAT2的miRNAs,并确定该基因及其产物在Cd耐受性中的作用。

方法:利用高通量测序技术分析大麦根系在Cd胁迫下的miRNA表达谱。然后构建HvNAT2过表达(OX)和RNAi株系,并进行比较转录组学分析,以确定该转运体的功能,研究其对Cd吸收/流速和转运、形态和抗氧化能力等与Cd耐受性相关性状的影响。此外,通过系统发育分析,深入了解HvNAT2的进化过程。

结果:Cd胁迫诱导的miRNA全基因组表达谱鉴定出了一个以HvNAT2为靶标的Cd诱导miR156g-3p_3。HvNAT2在高cd积累和耐HvNAT2镉基因型浙农8号中呈负调控。进化分析表明,定位于质膜的同源序列HvNAT2可追溯到陆地植物的姊妹群—链藻。过表达HvNAT2可提高转基因大麦对Cd的耐受性,提高组织Cd积累量,降低氧化损伤。HvNAT2的RNAi导致镉耐受性显著降低。共聚焦显微镜和电生理学也证实了OX3株系的根中Cd积累量较高。转录组分析表明,HvNAT2增强抗氧化能力与胁迫信号通路有关。此外,HvNAT2-OX植物的氧化胁迫耐受性受到植物螯合素合成和谷胱甘肽代谢周期的调控。

结论:本研究揭示了NAT在植物对镉的耐性中起关键作用的分子机制,这对植物的可持续农业生产和对有害重金属镉的管理具有重要意义,有助于改善环境管理和生态系统功能。

 

离子/分子流实验处理方法

10 μM CdCl2实时处理

 

离子/分子流实验结果

为了研究不同基因型植株根表皮细胞Cd2+流速的影响,研究用非损伤微测技术(MIFE)检测了CdCl2处理后根表皮细胞Cd2+流速动态变化(图1)。结果表明,添加10 μM CdCl2导致植株表皮细胞Cd2+迅速内流;与GP对照相比,HvNAT2-OX3植株的Cd2+转运流速最高;HvNAT2-OX3植株的总Cd2+流速和平均Cd2+流速均显著高于GP(分别为31%和39%),而HvNAT2-RNAi1根部的稳态Cd2+流速显著降低了23%。

图1. 10 μM Cd处理后植物根表皮细胞Cd2+流速的变化。正值代表离子吸收。

 

其他实验结果

  • 大麦中HvNAT2作为耐Cd相关miRNAs靶点的鉴定。研究首先进行了miRNA测序,以确定ZN8中Cd耐受性的miRNA及其预测靶基因;在与Cd处理相关的miRNAs中,miR156g-3p_3被Cd处理上调,而在W6nk2中没有变化,表明其可能参与了植株对Cd应激响应;miR156g-3p_3的一个靶基因被确定为HvNAT2,其蛋白参与氧化还原反应;因此,我们对HvNAT2进行了进化和功能探索;该miRNA被预测可以切割产物的5’端;Cd处理可快速诱导HvNAT2的表达,在Cd胁迫后1h达到最高表达量,然后逐渐下降。

  • 质膜NAT2是一种由藻类进化而来的碱基抗坏血酸转运体。利用OneKP植物转录组数据库中的序列,研究发现HvNAT2在植物和藻类的主要谱系中存在同源性;HvNAT2可被归入Ⅱ亚家族,被预测为对氧化嘌呤、黄嘌呤和尿酸具有高亲和力的转运体,但不是抗坏血酸;此外,HvNAT2在叶片中的表达水平高于茎和根;烟草叶片表皮中的亚细胞定位分析表明,HvNAT2定位于质膜上;大麦组织的原位PCR检测表明,DIG染色信号几乎分布于所有的根细胞部位,但在维管束中表达略多;在叶片中,HvNAT2主要在维管束中表达,特别是在韧皮部细胞中表达。

  • 过表达HvNAT2增强了大麦的Cd耐受性。为了证实HvNAT2的功能,研究构建了3个独立过表达系HvNAT2-OX1、HvNAT2-OX2和HvNAT2-OX3;在对照条件下和Cd处理下,OX株系中HvNAT2的转录水平分别平均比GP高37倍和34倍;与对照相比,Cd处理30 d使GP植株干重降低60.2%,OX系相应降低43.5%;在Cd胁迫下,OX株系的叶绿素含量、分蘖数、总根长、根体积和根尖数均显著高于GP;在Cd胁迫下,HvNAT2过表达导致地上部分和根部Cd浓度分别显著提高了45.7%和51.3%。

  • 抑制HvNAT2降低了大麦对镉的耐受性。随后,研究使用两个RNAi株系(HvNAT2-RNAi1和HvNAT2-RNAi2)检测了HvNAT2的功能;与对照组相比,HvNAT2-RNAi1和HvNAT2-RNAi2中HvNAT2表达的降低导致Cd敏感表型;15 d Cd处理后,HvNAT2-RNAi系的茎干重平均降低了40.1%和55.3%,而GP的干重分别为22.0%和28.9%;HvNAT2 RNAi株系的根系Cd浓度和植株Cd积累均显著降低,但其根部向地上部的Cd转运率显著高于GP。

  • HvNAT2调节氧化还原相关基因的表达,以增强大麦对Cd的耐受性。为了揭示HvNAT2调控大麦对Cd的耐受机制,在对照和Cd胁迫下,对GP和HvNAT2-OX株系进行了转录组分析;GO分析表明,DEGs主要参与细胞过程、代谢过程、分子功能调控、刺激反应、信号转导和氧化还原等相关的ROS调控;KEGG富集结果表明,这些DEGs主要参与植物-病原体相互作用、mRNA监测通路、有丝分裂活化蛋白激酶(MAPK)信号通路以及淀粉和蔗糖代谢;与GP相比,OX株系中参与氧化还原(如GSTsGPXsAOXAAO)、MAPK信号、乙烯信号和膜转运(如HMA3ERD4ACA)相关基因差异表达;这些结果表明,提高抗氧化能力可能是OX株系耐Cd的重要途径;进一步研究表明,Cd胁迫下,HvNAT2-OX株系的SOD、POD、GPX和APX活性增加,均显著高于GP;虽然Cd胁迫没有引起GST活性的增加,但OX株系在对照组和Cd条件下均表现出较高的GST活性;在Cd胁迫下,HvNAT2-OX株系的GSH含量高于GP;Cd胁迫下,GP地上和根部的MDA含量分别比对照增加了74.8%和95.3%,HvNAT2-OX系的MDA含量分别降低到49.2%和54.1%;过表达HvNAT2对地上部NO含量的影响不大,但HvNAT2-OX株系的根系中Cd诱导的NO含量的增加显著高于GP。

 

结论

综上所述,本研究报道了miR156g-3p_3靶向一个新的NAT基因HvNAT2,该基因已被功能表征,确定其在大麦Cd耐受性中的发挥作用。过表达HvNAT2增强了植株对Cd的耐受性,OX株系具有较高的抗氧化基因表达、ROS酶活性和GSH含量。转录组学分析显示,抗氧化能力的增强是由于MAPK和乙烯信号通路的激活、多胺合成的增加以及GSH-GSSG循环活性的增强。因此,由于NAT2具有高度的进化保守性,植物和绿藻中的NAT基因工程可能在土壤和水体Cd污染的修复中具有潜力,为粮食生产提供更安全、更清洁的土壤环境。

 

测试液

0.5 mM KCl, 0.01 mM CaCl2, 0.01 mM CdCl2, pH 6.0

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222000820?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:23


NP华农:NMT发现Si处理致水稻吸Cd2+↓ 为证明Si通过与细胞壁结合形成硅-壁-镉共络合助水稻Cd解毒提供依据

基本信息

主题:NMT发现Si处理致水稻吸Cd2+↓ 为证明Si通过与细胞壁结合形成硅-壁-镉共络合助水稻Cd解毒提供依据

期刊:New Phytologist

影响因子:10.151

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Inhibition of cadmium ion uptake in rice (Oryza sativa) cells by a wall-bound form of silicon

作者:华中农业大学王荔军、张文君、刘建、马捷、贺从武

 

检测离子/分子指标

Cd2+、细胞表面电位差

 

检测样品

水稻根(距离根尖0、200、400、600、800、2000μm根表上的点)、悬浮细胞

 

中文摘要
  • 硅(Si)缓解了作用于植物的各种胁迫,包括生物胁迫和非生物胁迫,如重金属毒性。然而,Si在单细胞水平上缓解胁迫的机制尚不清楚。

  • 研究人员培养了水稻(Oryza sativa)悬浮细胞和原生质体,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、非损伤微测技术(NMT)和X射线光电子能谱(XPS)等植物营养和物理技术相结合的方法对其进行了研究。

  • 研究发现,大多数硅在细胞壁中以壁结合的有机硅化合物的形式积累。在培养基中添加适量的Cd,可使硅富集(+Si)细胞原生质体中总Cd浓度显著低于硅限制(-Si)细胞。原位测定Cd2+和/或Si处理后水稻悬浮细胞和根细胞中Cd2+的细胞流速发现,与Si细胞相比,+Si细胞Cd2+的净内流速率受到显著抑制。此外,+Si细胞壁内的净负电荷(电荷密度)可被测试液中增加的Cd2+浓度所中和。

  • Si和Cd通过[Si-wall模型] Cd共络合在细胞壁中共沉积的机制可以解释Cd2+吸收的抑制,并可能为水稻体内Cd的解毒提供可能的解释。

 

离子/分子流实验处理方法

① 一个月的水稻幼苗,0/1 mM硅酸处理2个月(由固体培养基转至液体培养基后)

② 30 μM CdCl2处理30 min

 

离子/分子流实验结果

为了研究Si对水稻悬浮细胞Cd2+流速的影响,研究用NMT检测了水稻细胞Cd2+净流速。用30 μM Cd2+处理后,在含有/不含有1 mM硅酸培养液中,立刻检测培养2个月的悬浮细胞,净Cd2+内流平均速率为1.39和0.76 pmol cm-2s-1(图1)。

图1. 1mM硅酸处理对水稻悬浮细胞的Cd2+流速的影响。(黑线:-Si+Cd;红线:+Si+Cd)。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

 

同时,在30 μM Cd2+处理30-60 min后,沿根轴从不同区域(包括根尖和根毛区)(以大约0.2 mm为增量)测量Cd2+流速(图2)。在没有Si处理的情况下,距离根尖0-800 μm位点的响应远大于根毛区(距离根尖2000 μm),即原位测量的Cd2+内流速率约为70 pmol cm-2s-1,大约是根毛区的7倍。相比之下,在Si处理的条件下,没有观察到显著的Cd2+内流,在距离根尖600-800 μm的区域,Cd2+吸收略高(约为20 pmol cm-2s-1)。

图2. 水稻根细胞的Cd2+流速。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

为了了解Si的胞壁结合形式是如何参与Cd解毒的,研究用NMT检测了不同Cd浓度(5、10或30 μM)处理后细胞表面电位的变化(图3)。研究观察到-Si/+Si悬浮培养细胞的细胞壁表面之间存在-0.39 mV的电位差,导致在+Si细胞壁内产生净负电荷。然而,与-Si细胞壁表面相比,随着测试液中Cd浓度的增加,+Si细胞壁表面的电位差(Va-Vs)显著降低,而Ca2+的存在对电位差没有明显的影响,无论细胞壁中是否存在Si。这些结果表明,Si修饰的胞壁基质可能与Cd2+相互作用/螯合(而不是Ca2+),从而阻止Cd2+进一步被细胞吸收。

 

其它实验结果

  • 为了研究Si和Cd吸收后的亚细胞分布,研究从悬浮细胞中培养了原生质体,并分别测定了细胞和原生质体中的总Si和Cd浓度。1.0 mM Si处理后,细胞的Si浓度为108.0 ± 24.0 mg kg-1细胞干重,而没有Si处理时,细胞中硅含量为11.0±5.0 mg kg-1;相比之下,在1.0 mM Si处理/未处理的悬浮细胞的原生质体中,平均Si浓度分别为1.8 ± 1.0和0.7±0.4mg kg-1,表明悬浮细胞中的大部分硅聚集在细胞壁中;在不含Si的培养基中,5、30或60 μM Cd处理后,细胞总Cd浓度分别增加到11.4±0.2、46.9±5.5和101.0±8.0 μg g-1 干重;相比之下,培养基中Si的存在并不胞对Cd的吸收;相比于对照处理,Si处理使得原生质体中的Cd浓度显著降低。

  • 当培养基中Cd浓度较低(5.0 μM)时,未经修饰的细胞壁能够抑制细胞对大部分Cd离子的吸收;然而,当培养基中的Cd浓度升高到60 μM时,无论细胞壁中是否存在Si,原生质体/细胞中的总Cd浓度都没有显著差异,这可能表明,在含有/不含有Si的细胞壁中,Cd的结合和吸收位点达到完全饱和,超出了细胞壁对细胞对Cd吸收的影响能力;此外,在60 μM Cd条件下,Si处理导致细胞的总Cd浓度略高于Si未处理细胞,表明Si未处理的细胞更有可能在高浓度Cd条件下死亡,从而减少Cd进入细胞,或者不含有Si的细胞壁可能失去了防止含有相对较高Cd浓度细胞质的泄露,或两者可能性兼有。

  • 为了了解细胞壁中的硅如何帮助细胞承受重金属的压力,使用XPS研究了细胞壁中形成的含Si成分和结构。在1.0 mM硅酸作用下培养的分离壁和悬浮细胞的Si2p核层XPS谱在101.3±0.1 eV处有明显的峰值;然而,对于水培水稻植株(根中为225-389mg kg-1Si),根部Si2p峰被分解为两个组分,分别为大约101.3 eV和102.1 eV。

 

结论

本研究表明,当悬浮培养的水稻细胞单独暴露于Cd时,它们在细胞壁中带有净负电荷的硅的胞壁结合部分积累了Cd,这可能是Cd的天然配体,将它们牢固地结合在壁基质上。这些结果表明,可能存在一种共络合机制,导致水稻体内Cd的解毒。

 

测试液

0.03 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, 0.1% sucrose, pH5.7

 

文章原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.12494

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:31


JHM厦大郑海雷组:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

本信息

主题:NMT发现龙葵根在铵态氮处理下排Cd2+排H+更强 为证明铵态氮比硝酸盐具有更强的Cd解毒能力提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:10.588

研究使用平台:NMT重金属研究创新平台

标题:Ammonium has stronger Cd detoxification ability than nitrate by reducing Cd influx and increasing Cd fixation in Solanum nigrum L.

作者:厦门大学郑海雷、张露丹

检测离子/分子指标
Cd2+、H+
检测样品

龙葵根(根冠、分生区、伸长区、成熟区、根毛区)、根原生质体

 

中文摘要

镉(Cd)是影响植物生长发育的有害重金属。氮(N)是植物必需的营养元素,适当的N管理可以提高Cd的耐性。本文研究的目的是探索不同形式的氮素对超积累植物龙葵(Solanum nigrum)对Cd毒性的分子和生理响应的影响。本研究采用非损伤微测技术(NMT)、Cd荧光染色、生化方法和实时荧光定量PCR技术,测定了生物量、光合参数和Cd2+流速进行了测定。结果表明,铵态氮(NH4+)比硝态氮(NO3-)具有更强的Cd解毒能力,这可能与以下三个原因有关:(1)NH4+通过调控Cd转运相关基因的转录,减少Cd2+的内流和积累;(2)NH4+的改善作用伴随着Cd在根细胞壁中的保留增加;(3)NH4+上调了SnExp的表达。

 

离子/分子流实验处理方法

2 mM KNO3或1 mM (NH4)2SO4+1 mM K2SO4培养14 d后

①25 μM CdCl2处理幼苗30 min、24 h、5 d

②50 μM CdCl2实时处理幼苗或者预处理40 min

 

离子/分子流实验结果

为了探究NH4+缓解龙葵Cd胁迫的机制,研究用NMT检测了根和根原生质体中的Cd2+净流速(图1)。结果表明,Cd2+内流在距离根尖大于2 mm的位置相对稳定,范围为5-10 pmol cm−2s−1。Cd2+的内流集中在分生区,其次是伸长区和成熟区;此外,在根毛中Cd2+流速较弱,而在根冠没有发现Cd2+流。NH4+处理的根部分生区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理;在伸长区,NH4+和NO3-处理之间的Cd2+内流无显著差异。在Cd处理24 h和5 d后,NH4+处理后的根伸长区Cd2+内流速率显著低于NO3-处理。为了评估细胞壁对Cd2+流速的影响,作者从根中提取了原生质体。结果表明,NH4+处理的原生质体Cd2+内流速率比硝酸盐处理弱。此外,用50 μM CdCl2瞬时添加或40 min预处理,均可观察到NH4+处理的植株根部分生区较低的Cd2+内流(图2)。这些结果表明,NH4+减少了根分生区和伸长区Cd2+净内流速率。

图1. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

图2. 不同形式氮条件下,50 μM CdCl2处理对龙葵根部Cd2+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

为了进一步探究了Cd处理对龙葵根系中H+流速的影响,研究用NMT检测了了根和根原生质体中的H+净流速(图3)。结果表明,在距根尖1 mm处,NH4+处理H+内流显著低于NO3-处理。净H+内流在分生区和伸长区最高,这与Cd2+流量的模式相似。成熟区H+内流较弱,而在根毛或根冠未检测到H+内流。此外,25 μM CdCl2显著抑制了H+内流。NH4+对根部H+的抑制作用显著高于NO3-处理。NH4+处理中原生质体中的H+内流速率弱于NO3-处理。这些结果表明,NH4+减少了龙葵根分生区和伸长区的净H+内流。

图3. 不同形式氮条件下,25 μM CdCl2处理对龙葵根部和根部原生质体H+净流速的影响。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • 在Cd胁迫下植物在NH4+营养比NO3-营养更好地保持生长和光合性能。NO3-处理的地上部分干重显著高于NH4+处理,而两种不同形态氮处理的根干重无显著差异;在Cd胁迫下,NH4+处理的龙葵地上部分干重显著高于NO3-处理;在Cd胁迫下,NO3-处理后幼苗叶片的An和Vc, max显著降低,而NH4+处理后这些参数没有变化;此外,Cd胁迫导致NO3-处理中qP显著降低,qN显著增加;然而,在NH4+处理中,-Cd和+Cd处理之间没有显著变化;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以维持龙葵正常的光合能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能降低龙葵根系对Cd的吸收。NH4+处理的地上部分和根中的Cd含量低于NO3-处理;同样,NH4+处理的根细胞汁液中Cd浓度和Cd2+的转运能力均低于NO3-处理;Cd特异性荧光探针显示,NH4+处理的根尖和根原生质体的荧光强度低于NO3-处理;这些结果表明,NH4+处理比NO3-处理具有更强的根系Cd解毒能力。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中Cd2+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能减少根中H+的内流。
  • 相比NO3-,NH4+更能增加根部细胞壁中Cd的固定。NH4+处理的细胞壁Cd积累显著高于NO3-处理,NH4+处理的细胞壁中果胶和HC1(半纤维素组分1)的含量均高于NO3-处理;与细胞壁成分的变化一样,NH4+处理中HC1和果胶中的Cd积累远高于NO3-处理;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+可以通过提高Cd在龙葵根部细胞壁的固定化来缓解Cd的毒性。
  • 扩张蛋白和Cd转运相关基因在不同形式的氮条件下的表达水平。与NO3-处理相比,NH4+处理的根部SnExp表达上调;Cd胁迫导致NO3-处理地上部分SnExp转录水平显著增加;外源加入Cd后,NO3-处理的SnIRT表达显著高于NH4+处理;NO3-处理下,Cd显著诱导了龙葵根和地上部分SnZRT的表达;此外,NH4+处理根和地上部分中SnHMA的表达量高于NO3-处理;在根部,添加Cd显著诱导了SnHMA的表达,而在NO3-和NH4+处理,SnHMA的表达没有显著差异;Cd添加显著诱导NO3-处理植株SnHMA的表达,而抑制NH4+处理植株SnHMA的表达;在根部,NH4+处理导致SnMTP表达高于NO3-处理;Cd添加后,NO3-处理的根中SnMTP表达增加,而NH4+处理后表达降低;此外,Cd处理对根和地上部分SnNramp表达没有显著影响;这些结果表明,与NO3-相比,NH4+降低了根部SnIRTSnZRT的表达,以及地上部分SnZRTSnHMA的表达,从而减轻了Cd的毒性。

 

结论

     综上所述,通过光合和生物量测定的生理和分子分析,利用非损伤微测技术、镉荧光染色、生化方法和实时定量PCR,证明了铵根比硝酸根更能提高植株的Cd耐受性。铵根缓解Cd毒性可能归因于以下原因:(1)铵根通过降低Cd转运基因,根部SnIRTSnZRT,地上部分SnZRTSnHMASnMTP转录水平,从而降低Cd吸收和积累;(2)铵根对Cd积累的减少也伴随着根细胞壁中Cd与果胶和半纤维素组分1结合的增加;(3)上调SnExp表达有助于增强铵根条件下Cd耐受性(图4)因此,与硝酸根相比,铵根减轻了超积累诱导的龙葵生长迟缓和光合作用损伤。

图1. 相比于硝酸根,铵根通过减少根中的Cd内流和增加细胞壁中的Cd固定,减轻超积累龙葵Cd毒性的机制示意图。

 

测试液

2 mM KNO3, 25 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 25 μM CdCl2, pH 5.8
2 mM KNO3, 50 μM CdCl2, pH 5.8
1 mM (NH4)2SO4, 1 mM K2SO4, 50 μM CdCl2, pH 5.8
文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421029162?via%3Dihub

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:38


山农生科院:NMT发现Cd胁迫下过表达TaPUB1促根排Cd2+ 为TaPUB1与TaIRT1互作并泛素化抑制小麦吸Cd提供证据

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主题:NMT发现Cd胁迫下过表达TaPUB1促根排Cd2+ 为TaPUB1与TaIRT1互作并泛素化抑制小麦吸Cd提供证据

期刊:Journal of Agriculture and Food Chemistry

影响因子:5.279

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Wheat TaPUB1 Regulates Cd Uptake and Tolerance by Promoting the Degradation of TaIRT1 and TaIAA17

作者:山东农业大学张广强、王玮

检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品

小麦根

 

中文摘要

镉(Cd)在农业土壤中的积累是一个日益严重的问题,因为植物吸收了Cd,抑制了其生长发育。然而,小麦体内镉解毒和积累的分子机制尚不清楚。本研究从小麦中分离到了U-box E3连接酶TaPUB1,并报道了TaPUB1在小麦镉吸收和耐受中的功能特性。在Cd胁迫下,TaPUB1过表达株系的光合速率高于野生型;TaPUB1-RNAi株系的结果相反。此外,TaPUB1过表达株系降低了Cd的吸收和积累,而RNAi植株在Cd处理后Cd积累量显著增加。研究进一步发现,TaPUB1通过三种途径增强了小麦对Cd胁迫的抗性。首先,TaPUB1与TaIRT1相互作用并泛素化,从而抑制Cd的吸收。第二,TaPUB1直接与TaIAA17相互作用并泛素化,促进其降解,通过激活Cd胁迫下的Aux信号通路而导致主根伸长。此外,TaPUB1通过调控Cd胁迫下抗氧化相关基因的表达和抗氧化酶活性来减少ROS的积累。从而揭示了TaPUB1通过调节TaIRT1和TaIAA17蛋白的稳定性来调控Cd吸收和耐受的分子机制。

 

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl2、50 μM MG132(一种特异性的26S蛋白酶体抑制剂)、100 μM CdCl2+50 μM MG132处理12 h。

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术NMT)检测了两周龄转基因和WT株系在CdCl2处理12 h后根部Cd2+流速。在没有CdCl2的情况下,转基因根和WT根系表现出净Cd2+内流。然而,TaPUB1过表达植株的内流速率显著低于WT和RNAi植株。然而,当外源添加MG132时,这些差异趋于相似。进而,CdCl2处理后观察到根部Cd2+外排,而TaPUB1过表达植株的净Cd2+外排速率显著高于RNAi和WT植株。此外,在CdCl2和MG132同时存在,Cd2+外排显著减少,TaPUB1过表达植株净Cd2+外排不再显著(图1)。这些结果表明,TaPUB1可以调控Cd2+的流动性,而TaPUB1的这一功能可能与26S蛋白酶体的蛋白泛素化和降解有关。

图1. Cd胁迫下转基因和野生型小麦根系Cd2+的净流速。正值代表离子外排,负值表示离子吸收。

 

其他实验结果

  • TaPUB1在小麦中的表达模式及转基因小麦品系的鉴定。
  • TaPUB1增强转基因小麦植株的Cd耐受性。研究检测了转基因小麦和野生型小麦种子萌发情况。在正常条件下,转基因种子和WT种子的发芽率没有差异,Cd胁迫显著抑制了种子萌发,OE植株的存活率显著高于WT植株,而RNAi植株的存活率则相反;在没有Cd胁迫的情况下,TaPUB1转基因株系和WT转基因株系的植株生长无显著差异。然而,在200 μM CdCl2中生长的WT和RNAi植株比OE植株表现出更严重的褪绿现象;特别是,与WT相比,过表达TaPUB1的株系的鲜重和株高均显著增加;Cd胁迫对所有小麦品系的生长均有显著的抑制作用,而RNAi植株的抑制作用大于WT,OE植株的抑制作用小于WT和RNAi植株;此外,OE植株的新重高于WT,而RNAi系的新鲜重量低于WT系;在Cd胁迫下,转基因植株和WT植株的净光合速率(Pn)均显著下降,但OE植株的下降幅度低于RNAi和WT植株;这些结果表明,TaPUB1正向调控转基因小麦对Cd胁迫的耐受性。
  • TaIRT1与TaPUB1的相互作用。数据表明,TaPUB1和TaIRT1之间存在相互作用,并且Prp19结构域是相互作用所必需的;TaPUB1-nLUC和TaIRT1-cLUC在本氏烟叶片中共表达具有较强的LUC活性;pull-down和BiFC技术均证实了TaPUB1和TaIRT1的相互作用。
  • TaPUB1可促进TaIRT1的泛素化和降解。结果表明,TaPUB1通过26S蛋白酶体促进TaIRT1的降解。
  • TaPUB1通过TaIRT1的泛素化来调控Cd的流动和积累。结果表明,TaIRT1对Cd具有较高的转运活性;OE植株根部的细胞死亡低于WT,但RNAi根部的细胞死亡率高于WT;与野生型植株相比,TaPUB1-OE植株Cd积累减少,而RNAi植株Cd积累增加;这些结果表明,过表达TaPUB1降低了细胞损伤和Cd的积累。
  • TaPUB1泛素化TaIAA17并促进其降解。为了验证TaPUB1是否通过TaIAA17调控Cd响应,研究进行了Y2H实验;结果表明,TaPUB1与TaIAA17之间存在相互作用;TaPUB1负调控TaIAA17的蛋白稳定性。
  • TaPUB1可减轻镉胁迫下对根系生长的抑制作用。在正常条件下,OE和WT植株的分生区长度比RNAi植株长;经Cd处理后,RNAi植株根部分生区抑制效果大于WT植株,而OE植株根部伸长对CdCl2处理的敏感性低于WT植株;在根伸长抑制率方面,OE植株均低于WT和RNAi植株;总而言之,TaPUB1缓解了Cd胁迫下对根系生长的抑制。
  • 过表达TaPUB1可减少Cd应激下ROS的积累。TaPUB1可能在Cd胁迫下降低ROS的产生或增加ROS的清除中发挥作用;总之,在Cd胁迫条件下,TaPUB1通过调控相关基因的表达来影响小麦植株的抗氧化能力。

 

结论

     综上所述,TaPUB1对小麦的Cd胁迫耐受性发挥着积极作用。其机制可能包括:(A)TaPUB1通过泛素化TaIRT1蛋白降低小麦根系的Cd吸收;(B)TaPUB1直接与TaIAA17直接相互作用,通过激活Aux信号通路促进其降解,导致主根伸长;(C)过表达TaPUB1,在Cd胁迫下通过调控相关基因的表达,提高抗氧化酶活性,降低ROS水平。

 

测试液

0.1mM CaCl2,0.1mM CdCl2, pH 6.0
0.05 mM MG132, 0.1mM CaCl2, 0.1mM CdCl2, pH 6.0
0.1mM CaCl2,0.05 mM MG132, pH 6.0
文章原文:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08042?ref=pdf

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:51


STOTEN西南科大董发勤:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

本信息

主题:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

期刊:Scienceof the Total Environment

影响因子:7.963

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Unraveling the effects of arbuscular mycorrhizal fungi on cadmium uptake and detoxification mechanisms in perennial ryegrass (Lolium perenne)

作者:西南科技大学董发勤、韩颖,莱里达大学Víctor Resco de Dios、Obey Kudakwashe Zveushe

检测离子/分子指标
Cd2+、Ca2+
检测样品

黑麦草根(非接种植物距根尖600 μm,接种植物距根尖800 μm)

 

中文摘要

镉(Cd)是一种主要的环境污染物,也是环境中毒性最强的金属之一。丛枝菌根真菌(AMF)辅助植物修复可用于去除污染土壤中的Cd,但AMF在Cd积累和耐受中的作用尚不清楚。本研究用两种不同的AMF物种(幼套球囊霉Glomus etunicatum和摩西球囊霉Glomus mosseae)接种在黑麦草(Lolium perenne)上。将有菌根的黑麦草和无菌根的对照组暴露在Cd胁迫下,研究检测了AMF菌根化对Cd吸收和随后的耐受性的影响,以及基本机制。菌根侵染增加了根系对Cd2+的吸收,研究还观察到净Cd2+内流与净Ca2+内流耦合。Ca2+转运通道的失活使非接种根对Cd2+的吸收量较接种根有大幅度降低,说明AMF激活了额外的离子转运通道。因此,与未接种的对照相比,接种的植株在根和地上部都表现出较高的镉积累。然而,AMF接种的植物在Cd条件下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表明尽管AMF接种的植物对Cd的吸收增加,但Cd的毒性仍然较低。研究观察到,接种AMF的植物有利于把Cd分隔在细胞壁和液泡内,根部的超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽浓度比未接种的植物高,从而减少了Cd暴露带来的胁迫。本研究结果揭示了AMF在重金属污染环境中增强黑麦草的修复潜力和机制。

 

离子/分子流实验处理方法

①60 mg kg-1 Cd+no AMF inoculation(60+0), 60 mg kg-1 Cd+G. etunicatum(60+GE),60 mg kg-1 Cd+G. mosseae(60+GM)处理60 d。

②60+0、60+GE、60+GM处理60 d后,20 μM verapamil处理25 min。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术(NMT)分析表明,Cd2+内流在接种根和未接种根的根尖区域不同(图1a)。最大离子流出现在距根尖600(未接种根)和800 μm处(接种根),随后急剧下降。最大Cd流速出现在pH为6时(图1a)。

为了评估测试液中不同浓度的Ca2+是否影响Cd2+的吸收,在测量液中Ca2+浓度分别为0.01、0.1和1 mM的情况下,分别在距根尖600(未接种)和800 μm(接种)处实时测量Cd2+净流速和平均流速。Ca2+浓度对净Cd2+影响显著(图1b),在0.01、0.1和1 mM时,实时净Cd2+流速分别为-0.87±0.3、-1.7±0.1和-0.5±0.3 pmol cm-2 s-1。同样,本研究结果表明,AMF植物的实时Cd2+流速在0.1 mM Ca2+时最高,在1 mM Ca2+时最低(图1b)。

图1. 不同根区、不同测试液Ca2+浓度和不同测试液pH下,黑麦草根部Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。

研究观察到接种根的实时净Cd2+和Ca2+流速明显高于未接种根。更具体地说,在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Cd2+的净流入量和平均内流速率分别比未接种的根大402%和486%(图2a, c)。

在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Ca2+内流速率分别比未接种的根大600%和785%(图2a, c)。用verapamil阻断/失活Ca2+转运体通道可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Cd2+净内流速率和平均速率98%、51%和33%(图2b, d)。

图2. 在黑麦草根尖净Cd2+流速(a, b)和平均净Cd2+流速(c, d)。负值代表Cd2+吸收。

结果还表明,verapamil使钙转运通道失活可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Ca2+净内流速率和平均速率100%、53%和48%(图3b, d)。

图3. 在黑麦草根尖净Ca2+流速(a, b)和平均净Ca2+流速(c, d)。负值代表Ca2+吸收。

 

其他实验结果

  • 与未接种AMF组相比,接种AMF组(60+GE和 60+GM)根和地上部分Cd含量均增加。
  • Cd胁迫下,非接种植物根系Ca浓度下降,地上部分Ca浓度保持恒定;在Cd胁迫下,AMF植株地上部分和根部Ca含量显著高于未胁迫植株。
  • 对照处理(35 cm)的地上部分长度在Cd胁迫下(24 cm,0+60)下降,但在接种AMF后(37 cm,60+GE和60+GM)恢复到与对照相似的长度。在根长、地上部分和根系生物量方面也观察到类似的变化。
  • 与对照相比,接种幼套球囊霉和摩西球囊霉后,总叶绿素浓度显著增加,随着Cd胁迫的加剧,总叶绿素浓度显著下降。接种与胁迫的交互作用使Cd胁迫植株叶绿素总浓度随着AMFs的存在而恢复到对照水平。
  • 0+GE和0+GM的类胡萝卜素浓度显著高于接种对照。Cd胁迫显著降低了类胡萝卜素浓度,接种AMF部分抵消了这种下降。
  • 0+GE和0+GM处理的光合速率显著增加。未观察到Cd胁迫诱导的光合速率显著下降。
  • 与未接种的植株相比,60+GE和60+GM植株的气孔导度显著增加。在Cd胁迫下接种植株的气孔导度与无Cd胁迫下接种植株的气孔导度没有差异。
  • AMF植株根细胞壁Cd浓度显著高于其他亚细胞组分。
  • 与0+0和60+0处理植株相比,60+GE和60+GM处理植株的根系Fs(可溶部分)值显著提高。此外,Cd胁迫下接种植株的平均地上部Fs百分比值(60+GE和60+GM)显著高于未接种处理。
  • AMF植株Fcw(细胞壁)和Fs中Cd含量的相对增加是以细胞器Cd含量的相对增加为代价的,降低了81%。在4个亚细胞组分中,接种植株地上部Fcw中Cd浓度相对于未接种植株下降最为显著,其次是Fco(细胞器)。
  • Cd胁迫与AMF接种的交互作用显著影响了不同Cd化学形态在根和地上部分的分布。
  • 根中的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+0处理,地上部分的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+GE和0+GM;根中的SOD浓度60+GE>60+0>0+0处理,地上部分的SOD浓度60+0>60+GE和60+GM处理;根中的POD浓度60+0>60+GE>60+GM处理,地上部分的POD浓度60+0>60+GE和60+GM处理。
  • 黑麦草根和地上部分中的总GSH水平受AMF接种和Cd胁迫之间的交互作用影响明显。在Cd胁迫下,接种植物的平均GSH水平>60+0>0+0处理。

 

结论

     研究发现,Cd和Ca通过根系吸收呈竞争关系。如果Ca2+通道被阻断,非菌根植物的Cd内流受到明显抑制,而菌根植物的Cd内流受影响较小,说明AMF为根系吸收Cd提供了额外的运输通道。AMF植株在根部和地上部的Cd积累量均高于非AMF对照植物。然而,AMF植物在Cd胁迫下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表现出更低的Cd中毒症状。这可能是因为AMF植株在细胞区室(细胞壁和可溶性部分)中分离出更多的Cd,在根和地上部积累更少的MDA,表达更高的SOD和GSH活性,转化更少的Cd在根和地上部的生物有效性。

 

测试液

0.01/0.1/1 mM CaCl2, 0.1 mM Cd2+, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

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

 

文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721042959?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:56


JHM南农崔瑾:NMT发现氢气提升Zn抑制植物吸Cd速率 为氢气调节锌/铁转运蛋白的离子吸收偏好→降低镉积累提供证据

基本信息

主题:NMT发现氢气提升Zn抑制植物吸Cd速率 为氢气调节锌/铁转运蛋白的离子吸收偏好→降低镉积累提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:IRT1 and ZIP2 were involved in exogenous hydrogen-rich water-reduced cadmium accumulation in Brassica chinensis and Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学崔瑾、吴雪

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

① 小白菜根伸长区(距根尖600 μm根表上的点)和成熟区(距根尖1600 μm根表上的点)

② 拟南芥根伸长区(距根尖200 μm根表上的点)和成熟区(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要

通过Cd(镉)浓度,Cd2+荧光染色,NMT(非损伤微测技术)对Cd吸收进行分析,结果表明,HRW(hydrogen-rich water,富氢水)在降低小白菜幼苗根部对Cd的吸收方面具有显著的积极作用。BcIRT1(铁调节转运蛋白1)和BcZIP2(锌调节转运蛋白2)是小白菜中主要的Cd转运蛋白,但它们在HRW减少Cd吸收过程中的作用仍然未知。本研究验证了IRT1ZIP2在白菜和拟南芥中HRW减少Cd吸收中的功能。在拟南芥中的异源和同源表达表明,HRW显著降低了野生型(Col-0)和转基因拟南芥IRT1ZIP2中的Cd含量,但irt1zip2突变体除外。NMT检测表明,HRW不仅降低了Cd2+在WT和转基因株系根部的内流,而且增强了Zn和Cd之间的竞争。综合来看,HRW诱导的植物Cd积累减少可能是通过抑制BcIRT1BcZIP2的表达,影响BcIRT1BcZIP2对离子吸收的偏好性导致的。

 

离子/分子流实验处理方法

预处理

① 2日龄小白菜幼苗在0、50% HRW中处理1 d

② 15-17日龄拟南芥幼苗在0、50% HRW中处理1 d

实时处理

6.25 μM/L FeSO4 或7.5 μM/L ZnSO4实时处理10日龄拟南芥幼苗

 

离子/分子流实验结果

HRW预处理使小白菜根伸长区和成熟区Cd2+流速分别降低了21.01%和31.97%(图1)。

图1. 50 μM Cd处理下HRW预处理对小白菜根部伸长区(A, C, E)和成熟区(B, D, F)Cd2+流速的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。

研究发现,除irt1-和zip2-突变体外,HRW预处理显著降低了拟南芥根伸长区Cd2+内流(图2)。HRW使WT和IRT1-和ZIP2-转基因拟南芥(图2G, H)的Cd2+平均内流速率从30.34 %显著降低到34.91 %。
图2. 50 μM Cd处理下HRW预处理对转基因拟南芥根伸长区Cd2+流速的影响。正值代表离子外排,负值代表离子吸收。
为了阐明Cd与Fe或Zn的相互关系,使用NMT技术对实时Fe2+或Zn2+处理下拟南芥根(距根尖200 μm)Cd2+流速进行了检测。无论有无HRW预处理,Fe2+的加入都急剧减少了Cd2+的内流,这可能是由于它们在根系吸收离子过程中的相互竞争所致(图3A)。在ZIP2型株系中,Zn2+显著减少了Cd2+的内流(图3B)。此外,进一步分析了由于添加铁或锌引起的Cd2+流速的降低率。结果表明,HRW预处理不会影响Cd2+和Fe2+之间的竞争关系(图3C)。但添加Zn2+时,37 %的HRW预处理显著降低了Cd2+流速(图3D)。这表明HRW处理后,更多的Zn2+被转运蛋白吸收,从而降低了对Cd2+的吸收。
图3. 实时Fe2+或Zn2+处理对有无HRW预处理的拟南芥根系Cd2+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

  • HRW缓解了50 μM Cd胁迫对白菜生长的抑制作用。

  • HRW抑制了白菜对Cd的吸收能力,最终导致Cd积累量降低。

  • HRW抑制BcIRT1BcZIP2的转录水平。

  • HRW缓解了Cd对转基因拟南芥的毒性。

  • HRW降低了转基因拟南芥的Cd积累。

  • HRW降低转基因植物铁的浓度、提高锌的浓度。

结论

本研究为阐明HRW降低白菜Cd积累的分子机制提供了新的见解。HRW能够降低参与Cd吸收的BcIRT1BcZIP2的转录水平。此外,HRW还可影响Cd暴露下白菜和拟南芥中Fe和Zn的积累,改变Zn和Cd之间的竞争力。虽然HRW直接通过何种途径调控BcIRT1BcZIP2尚不清楚,但本研究证实了BcIRT1BcZIP2在HRW抑制Cd积累中的作用,这对阐明HRW在植物胁迫应答中的生理功能具有指导意义。

 

测试液

50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

崔瑾教授前期NMT成果:

南农PP:NMT主导钙依赖的活性氧信号介导富氢水促根系拒镉的研究| NMT活性氧创新科研平台

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

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

 

文章原文

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124599

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 10:05


JHM北林陈少良:NMT为鉴定Cd污染修复候选基因PeANN1 探究其促杨树根吸Cd机制提供主要证据

基本信息

主题:NMT为鉴定Cd污染修复候选基因PeANN1 探究其促杨树根吸Cd机制提供主要证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者:北京林业大学陈少良、张一南

 

检测离子/分子指标

Cd2+、Ca2+

 

检测样品

拟南芥(WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2)根分生区(距根尖200 μm根表上的点)

 

中文摘要

植物修复技术为重金属(heavy metal, HM)污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉(Cd)敏感型胡杨为材料,鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl2(50-100 μM)处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 PeANN1)的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1(AtANN1)同源,并且主要定位于质膜(PM)和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比,PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫(10 d, 50 μM)后植物的存活率和根长下降更为明显,这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激(30 min,50 μM)和短期胁迫(12 h,50 μM)下表现出增强的Cd2+内流传导。值得注意的是,PeANN1促进的Cd2+内流被钙渗透通道(CaPC)抑制剂(GdCl3)显著抑制,但被1 mM H2O2促进,表明Cd2+通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此,PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

 

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗,

① 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h

② 用50 μМ CdCl2实时处理

③ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,然后用1.0 mM H2O2实时处理

④ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,之后在50 μM CdCl2存在下,用500 μM GdCl3对CdCl2处理的植物再进行30 min的预处理

 

离子/分子流实验结果
稳态Cd2+流速结果表明,短期(ST)CdCl2(50 μМ, 12 h)处理会导致所有测试根中明显的Cd2+内流(图1)。PeANN1转基因株系根的Cd2+流速率显著高于WT和Atann1(图1)。在存在Cd2+的情况下,典型的钙通道抑制剂GdCl3明显抑制了所有测试株系中Cd2+的内流(图1)。药理学结果表明,Cd2+的内流在一定程度上是由PM中的CaPCs介导的。
图1.CdCl2和GdCl3对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+稳态流速的影响。负值代表离子吸收。

在过表达PeANN1的拟南芥中还检测了CdCl2引起的Cd2+实时流速。在所有测试株系中,镉实时胁迫(50 μМ CdCl2)会引起短暂的Cd2+内流(图2A)。PeANN1-OE1(133.7 pmol cm-2s-1)和PeANN1-OE2(126.9 pmol cm-2s-1)的Cd2+内流峰值显著高于WT(83.6 pmol cm-2s-1)和Atann1(54.4 pmol cm-2s-1, 图2B)。

图2. CdCl2对拟南芥根中Cd2+实时流速的影响。负值代表离子吸收。

实时流速结果表明,在H2O2处理(1.0 mM)后,所有根中Cd2+和Ca2+的内流速率明显增加,但随着H2O2的处理时间延长,Cd2+和Ca2+的内流速率逐渐降低(图3A, B)。然而,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd2+和Ca2+的内流速率的峰值明显高于WT和Atann1根的内流速率(图3C, D)。这些结果表明,H2O2能促进PeANN1转基因植株根中Cd2+和Ca2+的传导。

图3. H2O2对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+或Ca2+实时流速的影响。负值代表离子吸收。

其他实验结果

  • 实时定量PCR分析显示,CdCl2处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。

  • PeANN1的cDNA全长序列为951bp,编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。

  • 系统发育分析表明,PeANN1与Gossypium barbaenseLavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

  • PeANN1-GFP主要位于细胞质区域,与质膜(PM)标记FM4-64和内质网(ER)标记ER-CFP共定位,表明PeANN1可能在ER中产生,并通过分泌途径进入PM。

  • 在无镉条件下,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而,WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl2处理10 d后有所下降。与WT相比,PeANN1-转基因株系对CdCl2的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl2胁迫后,根系生长减少较少,存活率没有下降。

  • CdCl2胁迫后,细胞Cd2+浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd2+荧光强度。

结论

过表达PeANN1可以增强转基因拟南芥对Cd2+的富集。本研究建立了一个示意图模型,说明了PeANN1促进了Cd在转基因植物中的富集。如图4所示,据推测,PeANN1通过以下方式促进Cd的富集:(i)调节钙渗透通道的运输,(ii)插入膜中破坏膜双层的稳定性或作为ROS激活的钙渗透通道。通道电导率以及对钙和镉的选择性需要通过使用平面脂双层和膜片钳的电生理学检测来进一步了解。尽管镉的电导特性需要进一步研究,但根据本研究的实验结果,建议转化PeANN1基因以改善植物的修复作用。

图4.镉胁迫下PeANN1-促进转基因拟南芥Cd2+富集的示意图模型

 

测试液

Cd2+:0.05 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, pH 5.7

Ca2+:0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, pH 5.7

 

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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420320537

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 10:21


贵大、贵师:NMT发现WRKY70促拟南芥吸Cd2+ 为发现TaWRKY70与TaCAT5启动子结合参与响应重金属胁迫奠定基础

本信息
主题:NMT发现WRKY70促拟南芥吸Cd2+ 为发现TaWRKY70与TaCAT5启动子结合参与响应重金属胁迫奠定基础

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:TaWRKY70 positively regulates TaCAT5 enhanced Cd tolerance in transgenic Arabidopsis

作者:贵州大学任明见、贵州师范大学杜旭烨、Zhenzhen Jia、李木子

检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品

拟南芥根分生区

 

中文摘要

WRKY转录因子(TFs)参与了植物对多种生物和非生物胁迫的响应;然而,WRKY TFs在小麦响应Cd胁迫中的调控作用仍然未知。本文研究了小麦TaWRKY70 TF在Cd胁迫下的机制。在拟南芥中表达TaWRKY70来进行功能分析。TaWRKY70通过Cd在根中积累而不是在叶片中积累来调节Cd耐受性。表达TaWRKY70后,拟南芥根系的Cd2+内流速率减少。定量实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,Cd胁迫下,heavy metal ATPase (AtHMA3)、natural resistance-associatedmacrophage protein (AtNRAMP5)、 yellow stripe1-like (AtYSL3)、和iron transport protein (AtIRT1)的表达水平降低。转基因拟南芥的电解质渗漏率、丙二醛和过氧化氢含量均低于野生型,而抗氧化酶活性则高于野生型。电泳迁移率变化实验(EMSA)、酵母单杂实验(Y1H)和瞬时反式激活实验证明TaWRKY70可以直接结合到TaCAT5启动子上。本研究的发现为WRKY TFs参与重金属胁迫响应的提供了新的理解。

 

离子/分子流实验处理方法

20μM CdCl2处理8 h。

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)检测了拟南芥根部的Cd2+净流速(图1)。转基因拟南芥根部的Cd2+净内流速率高于WT的。结果表明,TaWRKY70促进了转基因拟南芥对Cd的吸收。

图1.WT和转基因拟南芥根部的Cd2+内流速率。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • TaWRKY70-GFP荧光信号仅在细胞核中瞬时表达,表明TaWRKY70为核蛋白。
  • 利用qRT-PCR分析Cd胁迫下小麦根和地上部分中TaWRKY70的表达。结果表明,TaWRKY70在小麦根和地上部组织中均受Cd胁迫高度诱导。
  • 在表达DNA顺式作用元件W-box和TaWRKY70的拟南芥中,GUS染色和活性下降,表与只表达W-box的拟南芥相比,TaWRKY70与W-box基序特异结合。
  • TaWRKY70增加了酵母的Cd富集能力。
  • Western blot分析表明,TaWRKY70在只转基因植株中表达;在Cd处理下,WT株系的发芽率、初生根长、生物量小于TaWRKY70转基因植株;这些结果表明,TaWRKY70参与了拟南芥对Cd胁迫的响应,增强了拟南芥对Cd的耐受性。
  • Cd胁迫下,转基因拟南芥根部的电解质渗漏、叶片的H2O2和O2-浓度明显低于WT,CAT活性明显高于WT。这些结果表明,TaWRKY70的表达改善了拟南芥的ROS清除系统,赋予其对Cd胁迫的抗性。
  • 用荧光探针检测Cd2+在拟南芥根和叶的分布,发现转基因株系根部组织中的荧光强度比WT的强。然而,转基因株系叶片的荧光强度比WT弱。
  • 转基因拟南芥的根组织Cd含量高于WT,而地上部组织Cd含量低于WT。
  • 在转基因拟南芥中,作为Cd转运体的AtNRAMP5AtHMA3AtYSL3、和AtIRT1基因被30 μM的Cd诱导表达,但这些基因在转基因植物中的表达水平明显低于WT。结果表明,TaWRKY70通过抑制转运体基因的表达与Cd的稳态有关。
  • TaWRKY70通过与TaCAT5启动子的W-box基序相互作用来激活TaCAT5的表达。

 

结论

      总之,小麦TaWRKY70在拟南芥中的表达降低了拟南芥的Cd转移系数,降低了拟南芥的Cd耐受性。此外,研究确定TaWRKY70是通过调节TaCAT5的表达来应对Cd胁迫的。总的来说,这项研究为进一步确定TaCAT5的功能和Cd响应机制提供了重要发现。

 

测试液

0.02 mM CdCl2, 0.01 mM CaCl2, pH 6.0

NMT实验标准化方案

·重金属研究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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221002215?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:12


【成果回顾】JHM南农崔瑾:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物吸Cd的效果 为探究富氢水降低植物Cd积累的机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物吸Cd的效果 为探究富氢水降低植物Cd积累的机制提供证据

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:IRT1 and ZIP2 were involved in exogenous hydrogen-rich water-reduced cadmium accumulation in Brassica chinensis and Arabidopsis thaliana

作者:南京农业大学崔瑾、吴雪

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

① 小白菜根伸长区(距根尖600 μm根表上的点)和成熟区(距根尖1600 μm根表上的点)

② 拟南芥根伸长区(距根尖200 μm根表上的点)和成熟区(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

通过镉(Cd)浓度,Cd2+荧光染色,非损伤微测技术(NMT)对Cd吸收进行分析,结果表明,HRW(hydrogen-rich water,富氢水)在降低小白菜幼苗根部对Cd的吸收方面具有显著的积极作用。BcIRT1(铁调节转运蛋白1)和BcZIP2(锌调节转运蛋白2)是小白菜中主要的Cd转运蛋白,但它们在HRW减少Cd吸收过程中的作用仍然未知。本研究验证了IRT1ZIP2在白菜和拟南芥中HRW减少Cd吸收中的功能。在拟南芥中的异源和同源表达表明,HRW显著降低了野生型(Col-0)和转基因拟南芥IRT1ZIP2中的Cd含量,但irt1zip2突变体除外。NMT检测表明,HRW不仅降低了Cd2+在WT和转基因株系根部的内流,而且增强了Zn和Cd之间的竞争。综合来看,HRW诱导的植物Cd积累减少可能是通过抑制BcIRT1BcZIP2的表达,影响BcIRT1BcZIP2对离子吸收的偏好性导致的。

 

离子/分子流实验处理方法

预处理

① 2日龄小白菜幼苗在0、50% HRW中处理1 d

② 15-17日龄拟南芥幼苗在0、50% HRW中处理1 d

实时处理

6.25 μM/L FeSO4 或7.5 μM/L ZnSO4实时处理10日龄拟南芥幼苗

 

离子/分子流实验结果

HRW预处理使小白菜根伸长区和成熟区Cd2+流速分别降低了21.01%和31.97%(图1)。

图1. 50 μM Cd处理下HRW预处理对小白菜根部伸长区(A, C, E)和成熟区(B, D, F)Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

研究发现,除irt1-和zip2-突变体外,HRW预处理显著降低了拟南芥根伸长区Cd2+内流(图2)。HRW使WT和IRT1-和ZIP2-转基因拟南芥(图2G, H)的Cd2+平均内流速率从30.34 %显著降低到34.91 %。

图2. 50 μM Cd处理下HRW预处理对转基因拟南芥根伸长区Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

为了阐明Cd与Fe或Zn的相互关系,使用NMT技术对实时Fe2+或Zn2+处理下拟南芥根(距根尖200 μm)Cd2+流速进行了检测。无论有无HRW预处理,Fe2+的加入都急剧减少了Cd2+的内流,这可能是由于它们在根系吸收离子过程中的相互竞争所致(图3A)。在ZIP2型株系中,Zn2+显著减少了Cd2+的内流(图3B)。此外,进一步分析了由于添加铁或锌引起的Cd2+流速的降低率。结果表明,HRW预处理不会影响Cd2+和Fe2+之间的竞争关系(图3C)。但添加Zn2+时,37 %的HRW预处理显著降低了Cd2+流速(图3D)。这表明HRW处理后,更多的Zn2+被转运蛋白吸收,从而降低了对Cd2+的吸收。

图3. 实时Fe2+或Zn2+处理对有无HRW预处理的拟南芥根系Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+内流。

 

其他实验结果

  • HRW缓解了50 μM Cd胁迫对白菜生长的抑制作用。

  • HRW抑制了白菜对Cd的吸收能力,最终导致Cd积累量降低。

  • HRW抑制BcIRT1BcZIP2的转录水平。

  • HRW缓解了Cd对转基因拟南芥的毒性。

  • HRW降低了转基因拟南芥的Cd积累。

  • HRW降低转基因植物铁的浓度、提高锌的浓度。

 

结论

本研究为阐明HRW降低白菜Cd积累的分子机制提供了新的见解。HRW能够降低参与Cd吸收的BcIRT1BcZIP2的转录水平。此外,HRW还可影响Cd暴露下白菜和拟南芥中Fe和Zn的积累,改变Zn和Cd之间的竞争力。虽然HRW直接通过何种途径调控BcIRT1BcZIP2尚不清楚,但本研究证实了BcIRT1BcZIP2在HRW抑制Cd积累中的作用,这对阐明HRW在植物胁迫应答中的生理功能具有指导意义。

 

测试液

50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

崔瑾教授前期NMT成果:

南农PP:NMT主导钙依赖的活性氧信号介导富氢水促根系拒镉的研究| NMT活性氧创新科研平台

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

NMT实验标准化方案

·重金属研究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

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420325899

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:28


EEB山农杨兴洪:NMT发现甜菜碱促烟草保K+吸H+排Cd2+ 为探究其提升烟草Cd耐受机制提供证据

基本信息

主题:NMT发现甜菜碱促烟草保K+吸H+排Cd2+ 为探究其提升烟草Cd耐受机制提供证据

期刊:Environmental and Experimental Botany

影响因子:5.545

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Genetic engineering of glycinebetaine synthesis enhances cadmium tolerance in BADH-transgenic tobacco plants via reducing cadmium uptake and alleviating cadmium stress damage

作者:山东农业大学杨兴洪、刘洋、李重阳、张天鹏、Pengwen Feng

 

检测离子/分子指标

Cd2+、H+、K+

 

检测样品

野生型和BADH转基因烟草植株根、地上部分和根的连接处

 

中文摘要

镉(Cd)是一种对植物有毒的非必要元素,其在植物体内的积累可通过食物链影响人体健康。甜菜碱(GB)是植物抵御非生物胁迫的有效渗透调节物质,在各种逆境发挥重要作用。为了研究内源性GB在体内的积累是否能增强对镉的耐受性,研究使用甜菜碱醛脱氢酶(BADH)转基因烟草植物来探索GB在镉胁迫条件下的重要作用。结果表明,烟草暴露在镉胁迫下导致生长抑制和生物量降低,光合作用降低,必需矿物质吸收减少,氧化应激增加。然而,转基因烟草中GB的积累显著提高了对Cd的耐受性,表现为生长抑制减弱、光合速率提高和活性氧积累减少。GB可以调节Cd的吸收和转运,从而降低Cd的积累。此外,GB还减少了Cd胁迫下K+的外排,并调节离子转运基因以维持元素平衡。本研究结果提出了GB在提高转基因植物的Cd胁迫耐受性方面的新作用,建议GB作为缓解其他作物Cd毒性的潜在候选物。

 

离子/分子流实验处理

3周龄烟草幼苗0.5 mM CdCl2处理24 h

 

离子/分子流实验结果

研究使用非损伤微测技术(NMT)测试了植物生长初期根尖中的Cd2+流速。BADH转基因株系中Cd2+的内流少于未经Cd处理的WT株系。0.5 mM CdCl2处理后,WT株系Cd2+外排,平均值为131.81 pmol cm-2s-1BADH转基因株系Cd2+外排增强,平均值为188.60 pmol cm-2s-1(图1A, B)。结果表明,转基因植株比野生型植株具有更大的净Cd2+流速范围。为了研究Cd对其他离子流速的影响,研究检测了有无0.5 mM Cd处理下的烟草植物中净H+和K+流速的变化。在无Cd处理下,转基因植株和WT株系的净H+流速差异不大。然而,在0.5 mM CdCl2处理下,H+内流显著增加,且这种增加在转基因植株中更为明显(图1C, D)。在Cd胁迫下,BADH转基因株系和WT株系的K+流速曲线有明显的差异,K+的平均流速由内流变为外排,且WT株系中Cd胁迫诱导的K+外排速率大于转基因株系(图1E, F)。这些结果表明GB在Cd诱导下减少了K+外排,增强了Cd胁迫下烟草根部的H+内流。

为了进一步探讨其在GB影响Cd2+流速中的作用,研究分析了抑制剂对BADH-转基因植株和WT的Cd2+流速的影响。使用可以抑制质膜(PM)H+-ATPase的NaVO4处理烟草。垂直培养10 d后,用NMT检测地上部分和根的连接处。在含有Cd2+的测试溶液中,BADH-转基因株系的Cd2+流入明显更强(图1G)。当加入抑制剂时,BADH-转基因系的Cd2+吸收明显减少(图1H)。这些结果表明,GB通过PM H+-ATPase影响Cd2+的吸收。

图1. 镉胁迫下不同离子流速的变化。正值代表Cd2+、H+、K+外排,负值代表Cd2+、H+、K+吸收。

 

其他实验结果

  • 在Cd胁迫下,转基因植株中积累GB可促进植株的生长和根系发育。

  • 在Cd胁迫下,转基因烟草植株中GB的积累保护叶绿体色素,维持较高的光合速率。

  • 转基因烟草植株中GB的积累缓解了Cd胁迫诱导的PSII和PSI光抑制。

  • 在Cd胁迫条件下,GB通过调节抗氧化酶防御系统减少ROS的积累。

  • GB降低Cd积累,维持Cd胁迫下转基因植株的营养元素平衡。

  • GB可能参与调节一些与Cd吸收和转运相关基因的表达。

 

结论

在图2中提出了一个精确的机制假设。将甜菜碱醛脱氢酶BADH基因导入烟草体内积累GB,导致烟草对Cd胁迫的耐受性增强。转基因植物抗Cd毒性的最基本机制是由于GB在Cd胁迫下降低转基因植物中Cd积累的作用。这在一定程度上与GB调控Cd吸收、转运基因和PM H+-ATPase的调控有关,从而减轻Cd对转基因植株的毒害,维持离子平衡。此外,GB能够增强较高的抗氧化酶活性以清除更多的Cd诱导产生的ROS,从而保护光系统I和II免受Cd胁迫造成的损伤,有助于维持较高的光合速率,从而使转BADH基因烟草植株更好的生长发育。因此,GB可作为缓解其他作物镉毒害的潜在候选物质。

图2. 甜菜碱调控植物镉耐受性的潜在机制模型。

 

测试液

0.5 mM CdCl2, 0.1 mM CaCl2, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·重金属研究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://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S009884722100232X?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:33


EES深大:NMT发现圆形硅藻实时镉吸附能力强于梭形、三叉形硅藻

基本信息

主题:NMT发现圆形硅藻实时镉吸附能力强于梭形、三叉形硅藻

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:4.872

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:How marine diatoms cope with metal challenge: Insights from the morphotype-dependent metal tolerance in Phaeodactylum tricornutum

作者:深圳大学潘科、马捷

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

海洋硅藻细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋硅藻对金属的耐受性因其对随机环境的长期适应而因形态类型、品系和物种而异。这种高度可变特性的机制仍然是生态毒理学关注的问题。在这项研究中,我们使用了一些尖端技术,包括非损伤微测技术(NMT)、原子力显微镜和X射线光电子能谱技术来研究三种形态类型的三角褐指藻对镉(Cd)的积累和耐受性。亚细胞镉分布,金属转运蛋白表达,谷胱甘肽和植物螯合素活性也进行了分析,以表征形态依赖的镉稳态和解毒。我们发现卵形形态比其他形态积累了更多的Cd,但也比其他形态更耐Cd。Cd与卵形细胞表面结合力较强的原因是其球形较小,细胞表面较粗糙,表面电位较低。此外,卵形对镉离子的渗透性较差,并且含有较高的植物螯合素和谷胱甘肽水平,这解释了其较高的金属耐受性。我们的研究为硅藻适应不断变化的环境提供了新的解释,这可能有助于其进化的成功。

 

离子/分子流实验处理方法

8.9 μM CdCl2 处理10 min

 

离子/分子流实验结果

3种形态的硅藻细胞表面实时净Cd2+流速如图1所示。加入CdCl2(8.9 μM)后,检测到Cd2+内流。而卵圆形细胞Cd2+净内流速率(-0.91~-1.79 pmol cm-2s-1)显著高于梭形细胞(-0.36~-1.07 pmol cm-2s-1)和三叉形细胞(-0.2~-0.97 pmol cm-2s-1),表明卵圆形细胞对Cd的吸附能力强于其他形态的细胞。

图1.卵圆形(O)、梭形(F)和三叉形(T)海洋硅藻细胞表面的Cd2+流速

 

 

其他实验结果

  • 毒性试验结果表明,卵圆形海洋硅藻细胞比其他两种形态对镉的耐受性更强。

  • 在卵圆形海洋硅藻细胞中,只有10%的Cd分布在细胞质和细胞器中,而在梭形细胞中则有34%。

  • 卵圆形细胞的粗糙度、DMT模量明显高于梭形和三叉形细胞。三种细胞形态之间的附着力并无显著差异。

  • 镉处理处理后,卵圆形海洋硅藻细胞表面电势更低。

  • 卵圆形海洋硅藻细胞的细胞壁成分与其他形态细胞的细胞壁之间最明显的差异是硅形态的差异。

  • 镉处理后,所有靶向基因在硅藻细胞中的表达均上调。

  • 镉处理会增加所有形态海洋硅藻细胞的谷胱甘肽(glutathione,GSH)和植物螯合肽(phytochelatin,PC)水平。

 

结论

本研究表明,卵圆形海洋硅藻比梭形和三叉形海洋硅藻具有更强的镉结合能力和金属耐受性。因为卵圆形海洋硅藻较小的球状形态和较粗糙、带负电的细胞表面,Cd与其有的较大表面结合。不同形状的海洋硅藻细胞壁化学成分的差异决定了其表面电位依赖于细胞形态差异。与梭形和三叉形海洋硅藻相比,卵圆形海洋硅藻的细胞壁对Cd2+的渗透性较差,并且含有较高水平的PC和GSH,说明其具有较强的金属耐受性。P型ATPase、ATPase5-1B、CzcD和VIT蛋白在海洋硅藻Cd稳态中发挥重要作用。

测试液

 8.9 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.1% sucrose, pH 8.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111715

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:38


PCE:NMT发现外生​菌根可促灰杨吸Cd2+提升Cd2+​耐受能力

基本信息

主题:NMT发现外生菌根可促灰杨吸Cd2+提升Cd2+耐受能力

期刊:Plant Cell and Environment

影响因子:6.362

研究使用平台:NMT植物-微生物互作创新平台

标题:Ectomycorrhizas with Paxillus involutus enhance cadmium uptake and tolerance in Populus × canescens

作者:西北农林科技大学罗志斌(现中国林科院林业研究所)、马永禄

 

检测离子/分子指标

Cd2+,H+

 

检测样品

灰杨根

 

中文摘要(谷歌机翻)

外生菌根(EMs)是树根和某些真菌之间形成的共生器官,可以介导寄主植物对镉(Cd)的耐受性,但其潜在的生理和分子机制尚不完全清楚。为了研究木本植物中EMs介导的对Cd的耐受性,用渐生Paxillus involutus(MAJ菌株)接种Populus × canescens来建立菌根。菌根杨树和非菌根对照暴露于0或50 μM CdSO4中。EMs的净Cd2+内流速率高于非菌根。净Cd2+内流与净H+外排相结合,质膜(PM)H+-ATPase的失活降低了EM对Cd2+的吸收,而无菌根则更少。与EMs较高的Cd2+吸收一致,在大多数情况下,与非菌根相比,EMs中参与Cd2+吸收,转运和解毒过程的基因的转录水平增加。尽管Cd2+积累较高,但与非菌根杨树相比,菌根中的CO2同化程度更高,营养和碳水化合物状况得到改善,并且氧化应激得到缓解。这些结果表明,菌根增加了Cd2+的吸收,可能是由于根体积增大和与Cd2+吸收和运输有关的基因的过表达,并同时增强了Po.×canescens通过增加排毒,改善营养素和碳水化合物的状况以及防御准备来降低蔗糖对镉的耐受性。

 

离子/分子流实验处理

1. 0/50 μM CdSO4处理40 d
2. 0.5 mM原钒酸盐实时处理

 

离子/分子流实验结果

为了研究Cd的吸收,在菌根和非菌根杨树的根尖测定了Cd2+流速。为了找出沿着菌根和非菌根根尖产生最大Cd2+流速的位置,在根尖进行了初始测量,随后进行了300 μm距离的测量(图1a)。净Cd2+流速沿根尖有较大的变化(图1b)。最大的Cd2+内流速率出现在距根尖600 μm处, EMs和Cd胁迫无关(图1b)。菌根根尖的Cd2+净内流速率明显高于非菌根(图1b)。此外, 50 μM CdSO4处理40 d导致净Cd2+内流速率减少约30%(图1b)。

图1. 在无菌根(N)或有菌根(M)Po.×canescens中,0(C)或50 μM CdSO4(Cd)处理40 d的后外生菌根根尖净Cd2+流速变化。正值代表Cd2+外排,负值代表Cd2+吸收。

 

为了进一步研究Cd2+净流速的时间动态变化以及Cd2+净流速和PM H+-ATPase之间的耦合,在距灰杨根尖600 μm处发生了最大的Cd2+净内流速率,因此对该点的Cd2+和H+净流速的时间动态进行了详细研究。在原钒酸盐处理之前,在测试期间观察到每个菌根和Cd处理组合的Cd2+净流速几乎没有波动(图2a)。与非菌根相比,菌根根尖显示出36~74%的净Cd2+内流速率(图2b),而与对照组相比,Cd预处理降低了26~42%的净Cd2+内流速率(图2b)。原钒酸盐处理使非菌根的净Cd2+内流速率减少82%,甚至导致净Cd2+外排,但仅使菌根的净Cd2+内流速率减少27%(图2a, b)。在原钒酸盐处理前,无论菌根和Cd处理如何,杨树根中的H+净流速都显示出外排(图2c)。菌根的H+外排速率也比非菌根强3倍(图2d)。在原钒酸盐处理前,Cd预处理导致根部的H+净外排速率高出71~121%(图2d)。原钒酸盐处理抑制了根部的H+外排,甚至导致显著的净H+内流(图2c, d),表明原钒酸盐是PM H+-ATPase的有效抑制剂。

图2. 0.5 mM原钒酸盐实时处理下的Po.×canescens的Cd2+和H+流速变化。正值代表H+、Cd2+外排,负值代表H+、Cd2+吸收。

 

测试液

0.05 mM CdSO4, 0.05 mM KCl, 0.25 mM NaCl, 0.15 mM MES, 0.1 mM Na2SO4, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,陕西地区的西北农林科技大学于2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的中国林业科学研究院林业研究所于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1111/pce.12183

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:48


农科院烟草所:NMT发现与红花烟草相比黄花烟草根系吸镉速率更大推测其具备土壤修复潜力

基本信息

主题:NMT发现与红花烟草相比黄花烟草根系吸镉速率更大推测其具备土壤修复潜力

期刊:Physiologia Plantarum

影响因子:4.148

研究使用平台:NMT烟草品质创新平台

标题:Comparative transcriptome combined with biochemical and physiological analyses provide new insights toward cadmium accumulation with two contrasting Nicotiana species

作者:中国农科院烟草研究所刘海伟、张彦、石屹、晁江涛

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

烟草根,距根尖顶端0、200、500、800、1100、1400、1700、2000 μm 根表上的点。

 

中文摘要

众所周知,镉(Cd)是环境中毒性很大的重金属元素之一,对动植物的生长造成严重伤害。本研究对CdCl2处理后的黄花烟草(Nicotiana rustica)和红花烟草(Nicotiana tabacum)进行了生理、生物化学和转录组分析,以了解Cd积累的潜在分子机制。结果表明,黄花烟草的干重高于红花烟草。此外,与红花烟草相比,黄花烟草的根部积累更高的Cd浓度(69.65倍)、Cd2+内流速率(1.32倍),具备较高的谷胱甘肽S-转移酶(GST)酶活性(2.54倍)、GSH/GSSG(GSH的氧化形式)比率、超氧化物歧化酶和CAT活性以及较低的H2O2和超氧化物(O2•-)积累。Cd主要分布在两个物种的细胞质中,而在黄花烟草中,Cd在细胞壁中分布比例很大。此外,转录组分析显示,Cd处理后在黄花烟草的叶片和根部分别有173个和710个差异表达基因(DEGs),而在红花烟草的叶片和根部分别发现了576和1543个差异基因。在黄花烟草中,苯丙素生物合成和苯丙氨酸代谢是最明显的富集通路,而在红花烟草中,GSH代谢、ATP结合盒超家族转运蛋白和苯丙素生物合成是最明显的富集通路。最后,研究发现与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs是Cd积累的主要原因。这些结果表明,黄花烟草比红花烟草积累更高的Cd含量,在相同的Cd处理条件下,不同物种有不同的响应机制。本研究中确定的DEGs可能有利于确定与Cd调控有关的基因或途径,明确与Cd积累有关的重要调控因子。

 

离子/分子流实验处理

50 μM CdCl2处理24 h

 

离子/分子流实验结果

为了了解两个物种是否具有不同的根部吸收Cd的能力,用非损伤微测技术(NMT)来研究50 μM CdCl2处理下根部的Cd2+流速。通过对距离根尖顶端0~2000 μm区域的8个点进行测量,发现50 μM CdCl2处理可在这一区域内引起稳定的Cd2+内流(图1)。这两个物种表现出相同的流速变化趋势。与根尖(0 μm)的流速相比,流速在200 μm处首先增加,然后在500 μm处迅速减少,在随后的点上又慢慢增加(图1)。研究选择了距离根尖500 μm处进行后续的检测,因为在该位点可以观察到强烈的Cd2+流速。两个物种之间存在着显著的点内流差异。黄花烟草(49.0673 pmol cm-2s-1)的根部表现出比红花烟草(37.2259 pmol cm-2s-1)高1.32倍的Cd2+内流速率,这表明黄花烟草的根部比红花烟草的根部具有更大的Cd吸收能力。

图1. 黄花烟草和红花烟草根部的Cd2+吸收速率。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • 黄花烟草根和叶中的Cd浓度均比红花烟草高。与对照组相比,经Cd处理的黄花烟草的根和地上部分干重都增加了,而在50 μM CdCl2处理下,红花烟草的根干重下降,地上部分的干重与对照组相比没有变化。

  • 两种烟草叶片和根系中Cd主要存在于核糖体可溶性组分中,其次是细胞壁、细胞核和叶绿体,线粒体。

  • 无Cd处理时,黄花烟草的GST活性显著高于红花烟草。Cd处理后,GSTs、SOD和CAT的活性均升高,同时黄花烟草的GSSG含量下降,GSH/GSSG比率升高;红花烟草的GSSG含量上升,GSH/GSSG比率不变。

  • 荧光探针检测根系中的ROS,在50 μM Cd胁迫下,黄花烟草根表皮仅有轻微的荧光,表现为H2O2和O2•-的少量积累。相比之下,50 μM Cd处理下,红花烟草根部荧光信号强烈,表明H2O2和O2•-积累量较高。

  • Cd处理后,在黄花烟草的叶片中有173个DEGs,根部中有710个DEGs,而在红花烟草的叶片中共有576个DEGs,根部中有1543个DEGs。

 

结论

综上所述,Cd在两种植物中的积累和分布表明,烟草属可以认为是一种潜在的植物修复剂。由于IRT的调控,黄花烟草比红花烟草有更高的Cd内流速率。Cd在两种植物中均主要分布在细胞质中,但黄花烟草中,Cd在细胞壁中的分配比例高于红花烟草,说明Cd可以被分隔在细胞壁中,并通过MTPsNRAMP运输到液泡中,在液泡中被分隔。此外,GST酶活性在两种植物中均有所增强,而在黄花烟草中则较高,这说明GST在烟草属的Cd积累中起着关键的螯合作用。最后,研究确定了与金属内流、区隔化、再活化和螯合作用有关的DEGs对Cd积累的影响,这些相互作用必然导致黄花烟草的Cd积累能力高于红花烟草。这些结果为进一步分析这些候选基因在烟草和其他植物中的作用提供了遗传支持。

 

测试液

50 μM CdCl2, 100 μM KCl, 20 μM CaCl2, 500 μM NaCl, 100 μM Na2SO4, 300 μM MES, pH 5.7

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.13431

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:52


北林:NMT发现NO促Pb吸收并诱导Ca2+流紊乱 为NO增强Pb毒性的机制研究提供证据

基本信息

主题:NMT发现NO促Pb吸收并诱导Ca2+流紊乱 为NO增强Pb毒性的机制研究提供证据

期刊:Plants

影响因子:2.632(2019年)

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Nitric Oxide Enhances Cytotoxicity of Lead by Modulating the Generation of Reactive Oxygen Species and Is Involved in the Regulation of Pb2+ and Ca2+ Fluxes in Tobacco BY-2 Cells

作者:北京林业大学荆艳萍、武佳叶、张越

 

检测离子/分子指标

Pb2+、Ca2+

 

检测样品

4日龄BY-2细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

铅是已知对动植物都有毒害作用的重金属。据报道,一氧化氮(NO)参与植物对不同重金属胁迫的响应。本研究分析了外源和内源NO在铅诱导烟草BY-2细胞毒性中的作用,使用非损伤微测技术(NMT)重点研究了NO在活性氧(ROS)生成以及Pb2+和Ca2+流速中的作用。Pb处理诱导BY-2细胞死亡并迅速产生NO和ROS,而NO爆发发生早于ROS积累。2-4-carboxyphenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide(cPTIO)消除NO导致ROS减少,硝普钠(SNP)补充NO导致ROS积累增加。此外,外源NO的加入刺激了Pb2+的内流,从而促进了细胞对Pb的吸收,加重了Pb对细胞的毒性,而去除内源性NO则产生了相反的作用。此外,研究还发现,外源性和内源性NO均增强Pb诱导的Ca2+外排和钙稳态紊乱。这些结果表明,外源和内源性NO通过促进Pb2+的内流和积累,干扰钙稳态,在Pb胁迫诱导的BY-2细胞死亡中发挥重要的调节作用。

 

离子/分子流实验处理

1、250 μM Pb(NO3)2处理BY-2细胞10 h

2、250 μM Pb(NO3)2+0.5 μM SNP处理BY-2细胞10 h

3、250 μM Pb(NO3)2+100 μM cPTIO处理BY-2细胞10 h

4、0.5 μM SNP、100 μM cPTIO实时处理

 

离子/分子流实验结果

本研究用250 μM Pb (NO3)2处理4日龄烟草BY-2细胞,立即用NMT测定Pb2+流速。250 μM Pb (NO3)2处理后,Pb2+内流速率恒定,平均值为70.40±2.70 pmol cm-2·s-1(图1A)。添加0.5 μM SNP后,Pb2+内流显著增加,达到160.56±32.83 pmol cm-2·s-1,显著增加128.06%。与单独Pb处理相比,100 μM cPTIO处理显著抑制了Pb2+的内流,甚至出现6.75±0.85 pmol cm-2·s-1的Pb2+净外排(图1A, B)。这些结果表明,在短时间内,SNP或cPTIO的存在显著改变了Pb (NO3)2处理下的的Pb2+流速。

图1. Pb胁迫下施用SNP和cPTIO前后NO对烟草BY-2细胞Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。

研究还测定了长期不同处理的细胞中Pb2+流速。如图2所示,单独Pb处理10 h时,烟草BY-2细胞内有Pb2+内流,其平均内流速率为34.94±2.98 pmol cm-2·s-1。添加SNP后,Pb2+平均流速显著增加,达到88.98±10.38 pmol cm-2·s-1。SNP存在时Pb2+流速的平均值约为单独Pb处理的2.55倍。然而, cPTIO处理下的细胞Pb2+外排速率最小,平均值为0.37±2.83 pmol cm-2·s-1。上述结果表明,NO增强了Pb2+向细胞内流入。

图2. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。

钙作为营养和信号分子,在植物的各种生命活动中发挥着重要作用。在这项工作中,NO促进了Pb2+的流入并参与了BY-2悬浮细胞对Pb的吸收。我们进一步检测了NO对Pb诱导的Ca2+流速变化的影响。如图3所示,对照细胞检测到Ca2+流入烟草BY-2细胞,其平均值为13.54±2.78 pmol cm-2·s-1。Pb胁迫下,Ca2+内流受到抑制,由内流转变为外排,平均值为17.88±1.33 pmol cm-2·s-1。0.5 μM SNP处理的烟草BY-2细胞Ca2+外排速率(29.42±4.97 pmol cm-2·s-1)显著高于单独Pb处理的细胞。在100 μM cPTIO存在下,Ca2+的外排速率比单独Pb处理降低了13.18±0.91 pmol cm-2·s-1。然而,这种影响并不显著。这些数据显示NO增强了Pb诱导烟草BY-2细胞钙稳态紊乱。

图3. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Ca2+流速的影响。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+内流。

 

结论

如图4所示,Pb胁迫诱导了Pb2+的内流以及ROS和NO的产生。Pb胁迫诱导的外源和内源NO作用于ROS上游,促进烟草BY-2细胞内ROS的积累和随后的细胞死亡。外源NO和内源NO均能增强烟草BY-2细胞对Pb的毒性,其机制可能与NO能刺激Pb2+内流,从而促进Pb的吸收,加重Pb诱导的BY-2细胞Ca2+稳态失调有关。这些发现会使大家对植物细胞中NO潜在的Pb细胞毒性机制有了更好的认识。

图4. NO通过调节ROS的产生,促进Pb2+向细胞内流,影响Ca2+稳态,增强Pb的细胞毒性作用示意图。

 

测试液

Pb2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.25 mM Pb(NO3)2, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8

Ca2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

 

原文链接:

https://doi.org/10.3390/plants8100403

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 08:58


J Plant Growth Regul山农:NMT发现喷施ABA可抑制植物吸Cd 氟啶酮则促吸Cd

基本信息

主题:NMT发现喷施ABA可抑制植物吸Cd 氟啶酮则促吸Cd

期刊:Journal of Plant Growth Regulation

影响因子:2.672

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Abscisic Acid Decreases Cell Death in Malus hupehensis Rehd. Under Cd Stress by Reducing Root Cd2+ Influx and Leaf Transpiration

作者:山东农业大学杨洪强、邓波

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

湖北海棠根分生区(距根尖120 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

镉(Cd)是一种剧毒重金属。脱落酸(ABA)是植物体内具有多种功能的调节物质。为了进一步探索ABA缓解植物Cd胁迫的机制,将ABA和抑制ABA生物合成的氟啶酮(Flu)分别喷施在用Cd处理的湖北海棠(Malus hupehensis)幼苗的叶片上。然后分析了根部Cd2+流速、根部Cd2+的积累和转运、根部的细胞死亡和叶片的蒸腾速率。结果表明,Cd处理6~72 h,根系细胞死亡量逐渐增加。与单一Cd处理相比,喷施ABA处理的湖北海棠根细胞死亡数、根系过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)积累量和叶片蒸腾速率显著降低。此外,根系中Cd2+的内流速率、植株中Cd含量以及Cd从根系向地上部的迁移速率也显著降低。与此相反,在Cd处理下喷施Flu的湖北海棠,所有这些参数都显著增加。这些结果表明,叶面喷施ABA可以通过降低细胞死亡以及根系中H2O2和MDA含量来缓解Cd胁迫下湖北海棠根部Cd损伤。考虑到蒸腾作用是植物吸收和运输无机盐的主要驱动力,本研究结果表明,减少叶片蒸腾速率可减轻根中Cd的损害,从而减少根中Cd2+的流入和积累。

 

离子/分子流实验处理

1. CK:100 μM CdSO4+喷施蒸馏水处理24 h
2. ABA:100 μM CdSO4+喷施5 μM ABA处理24 h
3. Flu:100 μM CdSO4+喷施80 μM Flu处理24 h

 

离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)检测湖北海棠根的Cd2+流速。CdSO4处理后,根表面Cd2+净流速值为负值,表明根系对Cd2+的吸收(图1a)。与对照相比,喷施ABA降低了根系44.90%的Cd2+平均内流速率,喷施Flu提高了根系58.46%的Cd2+平均内流速率(图1b)。因此该研究表明,喷施ABA降低了湖北海棠根系对Cd2+的吸收,喷施Flu促进了根系对Cd2+的吸收。

图1. ABA和Flu处理对湖北海棠根部Cd2+流速的影响。负值代表Cd2+吸收(图a)。

 

测试液

100 μM CdSO4, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, 0.1% sucrose, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,山东地区的山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1007/s00344-021-10327-0

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:05


Chemosphere南农崔瑾:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据

基本信息

主题:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据

期刊:Chemosphere

影响因子:7.086

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:BcNRAMP1 promotes the absorption of cadmium and manganese in Arabidopsis

作者:南京农业大学崔瑾、苏娜娜、悦晓孟

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

拟南芥根,距根尖0 μm、100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500、600 μm、700 μm、800 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

镉(Cd)是一种有毒的非必需金属,对人类健康构成威胁。与其他蔬菜相比,镉在叶类蔬菜中容易积累。叶菜是人体主要的膳食Cd来源之一。本研究使用小白菜作为实验材料,因为它是一种重要的叶菜。在小白菜中发现了一个NRAMP转运体—BcNRAMP1,它参与了酵母和植物体中锰(Mn)和Cd的吸收。BcNRAMP1在小白菜的整个植物体内均有表达,在根组织中的丰度高于地上部分。缺锰和镉暴露强烈诱导BcNRAMP1的转录水平。通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达BcNRAMP1-GFP融合蛋白,发现BcNRAMP1是一种质膜蛋白。在酵母中表达BcNRAMP1增强了酵母细胞对Mn、Cd和铁(Fe)的吸收。BcNRAMP1在拟南芥野生型和nramp1突变体中的过表达分别增加和补充了Mn和Cd的转运和积累。利用非损伤微测技术(NMT)检测离子流速,提供了BcNRAMP1在拟南芥根细胞中作用于Cd流入的直接证据。这项研究的结果显示,BcNRAMP1在植物体内作为NRAMP蛋白发挥作用,吸收营养金属Mn和有毒金属Cd。

 

离子/分子流实验处理

拟南芥在MS培养基上生长10 d,然后转移到1/4Hoagland溶液的水培培养5-7 d

 

离子/分子流实验结果

使用NMT测定了拟南芥根距离根尖0-800 μm范围内的Cd2+流速。如图1A所示,在距离尖端300 μm处有Cd流速吸收的峰值,该处位于根伸长区。此外,在600 μm处也检测到较小的峰值,该处位于根成熟区(图1A)。选择这两个位置进行Cd2+流速的进一步检测。与WT相比,nramp1突变体的Cd2+流速在伸长区(51%)和成熟区(42%)明显减少。在过表达系OEBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+流速分别增加了70%和75%,而在互补株系ComBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+净流速与WT的水平相似(图1C-F)。

图1. WT(Col-0)、nramp-突变体、ComBcNRAMP1(L1)和OEBcNRAMP1(L1)株系根系Cd2+流速。(A)Cd2+在根表不同位置的流速。NMT检测根伸长区(B)和成熟区(C)Cd2+净流速的代表性图片。伸长区(D)和成熟区(E)的实时净Cd2+流速,伸长区(E)和成熟区(F)的平均Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。

 

崔瑾课题组NMT成果回顾

·JHM南农崔瑾:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物实时Cd吸收的效果

EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

 

其他实验结果

  • 序列分析表明BcNRAMP1是小白菜NRAMP转运体。

  • BcNRAMP1提高了酵母对Cd、Mn和Fe的吸收,但对Cu和Zn的吸收没有影响。

  • Mn缺乏和Cd暴露会激活BcNRAMP1在植物体内的表达。

  • BcNRAMP1正调控拟南芥对Mn的吸收,但对Cu、Fe和Zn没有影响。

  • BcNRAMP1促进拟南芥Cd积累。

 

结论

本研究发现了一个小白菜的基因BcNRAMP1BcNRAMP1几乎在所有的植物组织中都有表达,在根部的表达水平高于地上部分。Mn缺乏和Cd暴露均可激活BcNRAMP1转录。重要的是,BcNRAMP1是一个位于质膜上的转运体,它在根部对Cd和Mn的吸收起作用,并促进它们在植物体内积累。

 

 

结论

本研究发现了一个小白菜的基因BcNRAMP1BcNRAMP1几乎在所有的植物组织中都有表达,在根部的表达水平高于地上部分。Mn缺乏和Cd暴露均可激活BcNRAMP1转录。重要的是,BcNRAMP1是一个位于质膜上的转运体,它在根部对Cd和Mn的吸收起作用,并促进它们在植物体内积累。

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://www.elsevier.com/locate/chemosphere

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:12


PP佛大:NMT发现硼通过IAA极性运输促根过渡区碱化缓解铝毒

基本信息

主题:NMT发现硼通过IAA极性运输促根过渡区碱化缓解铝毒

期刊:Plant Physiology

影响因子:5.949(2018年)

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Boron Alleviates Aluminum Toxicity by Promoting Root Alkalization in Transition Zone via Polar Auxin Transport

作者:佛山科学技术学院喻敏、李学文、Sergey Shabala

 

检测离子/分子指标

H+,IAA

 

检测样品

豌豆根,距根尖0、300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

硼(B)减轻高等植物中的铝(Al)毒性,然而,这种现象背后的潜在机制仍然未知。本研究使用溴甲酚绿pH值指示剂,非损伤微测技术(NMT)来证明B促进豌豆(Pisum sativum)根的根表面pH梯度,导致根过渡区的碱化和伸长区的酸化,而Al抑制这些pH梯度。B显著降低了侧根的过渡区(距离顶点约1.0-2.5 mm)的Al积累,从而减轻了Al诱导的根伸长抑制。通过IAA敏感的铂流速微传感器检测到的净IAA外排显示极性生长素转运在根过渡区达到峰值,受到Al毒性的抑制,而被B部分恢复。使用拟南芥的电生理实验拟南芥(Arabidopsis thaliana)生长素转运蛋白(生长素抗性1-7;针形成2 [pin2])和特异性极性生长素转运蛋白抑制剂1-萘基酞酸表明,基于PIN2的极性生长素转运参与过渡区的根表面碱化。本研究结果表明,B促进由生长素外排转运蛋白PIN2驱动的极性生长素转运,并导致质膜-H+-ATPase的下游调节,导致根表面pH升高,这对于减少这种铝靶向中的Al积累是必不可少的。这些发现为外源B在减轻植物中铝积累和毒性中的作用提供了机制解释。

 

离子/分子流实验处理

4日龄豌豆幼苗,0或25 μM H3BO3处理2 d,之后0或15 μm AlCl3溶液(pH 4.0)中处理3 h。

 

离子/分子流实验结果

为了研究极性生长素运输是否参与了豌豆根过渡区表面碱化的调控,使用NMT技术测定了豌豆根尖中IAA的净流速。IAA净外排速率的曲线与沿根轴的pH曲线相似。净IAA外排速率在距离根冠交界处600~1500 μm之间达到峰值,在+B植物中900 μm处检测到最高的外排速率,在-B植物中1200 μm处检测到最高的外排速率(图1A)。B缺乏显著抑制了分生组织和根过渡区IAA的净外排。Al胁迫3 h对-B和+B植株的IAA净外排也有明显的抑制作用,这种抑制作用主要发生在根部过渡区(图1A)。Al胁迫后,在分生组织和过渡区,-B植物的IAA净外排速率低于+B植物。这表明Al毒抑制了根过渡区IAA的外排,而B缺乏则抑制了分生组织和过渡区IAA的外排。B缓解了Al毒作用下Al诱导的过渡带IAA外排减少。

图1. B和Al对豌豆侧根根尖IAA转运的影响。正值代表IAA外排,负值代表IAA吸收。

 

测试液

IAA:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.2 mM Na2SO4, 0.3 mM MES, pH 4.0
H+:0.1 mM CaCl2, 0.5 mM KCl, pH 4.5

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,广东地区的佛山科学技术学院于2018年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

http://www.plantphysiol.org/content/177/3/1254

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:32


EP南农沈文飚: NMT发现H2S利于CH4减少紫花苜蓿Cd吸收

基本信息

主题:NMT发现H2S利于CH4减少紫花苜蓿Cd吸收

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792(IF5Y=6.939)

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Methane control of cadmium tolerance in alfalfa roots requires hydrogen sulfide

作者:南京农业大学沈文飚、杨兴浩

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

紫花苜蓿根尖伸长区(距根尖顶端500 μm根表上的点)

 

中文摘要

硫化氢(H2S)是响应重金属胁迫的气体信号,而第二大温室气体甲烷(CH4)则可赋予植物镉(Cd)耐受性。本研究评估了CH4和H2S调控紫花苜蓿(Medicago sativa)Cd耐受性的因果关系。本研究结果表明,CH4的加入不仅促进了内源H2S合成,而且减缓了Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用,这与CH4能缓解根系组织氧化还原失衡和细胞死亡有关。在去除内源H2S后,无论是在亚牛磺酸(HT;H2S清除剂)还是DL-炔丙基甘氨酸(PAG;H2S生物合成抑制剂)存在下,根系中都没有观察到上述结果。利用原位非损伤微测技术(NMT)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)证实了H2S参与CH4抑制Cd在根部的内流和积累,这可以通过重建谷胱甘肽(GSH)库(还原型/氧化型谷胱甘肽和同源型谷胱甘肽)稳态和促进抗氧化防御来解释。总的来说,本文的研究结果清楚地揭示了H2S在CH4下游起作用,增强了苜蓿对Cd胁迫的耐受性,这对基础和应用植物生物学都有重要意义。

 

离子/分子流实验处理

4日龄紫花苜蓿分别在1.30 mmol L-1 CH4、100 mmol L-1 NaHS、1 mmol L-1 HT和2 mmol L-1 PAG中处理6 h,然后直接或经Cd测试液预平衡后进行离子流速监测。

 

离子/分子流实验结果

进一步利用NMT监测根尖Cd2+流速。当幼苗暴露在未经Cd处理的Cd测试液中时,Cd在根尖的内流速率先增大,随后减小到一定水平并保持相对稳定(图1D, E)。当幼苗的根尖在Cd测试液中预平衡30 min后,可以清楚地观察到10 min内的稳定Cd2+内流速率(图1F, G)。无论在有无Cd测试液预平衡的实验中,CH4和H2S都能明显降低Cd的内流速率,然而在加入HT和PAG后Cd2+内流速率被逆转(图1D-H)。同时,在只用HT或PAG处理的样品中,观察到Cd2+吸收加剧。上述结果清楚地说明了内源性H2S在CH4减少Cd积累和Cd吸收中的重要作用。

图1.H2S是CH4减少Cd积累和吸收的必要条件。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • CH4减轻Cd胁迫下根尖细胞死亡可能与H2S有关。

  • 依赖于LCD的H2S合成有利于CH4抵御Cd胁迫。

  • 内源H2S在CH4缓解Cd积累和吸收中起作用。

  • 谷胱甘肽库在CH4响应中的作用依赖于H2S。

  • CH4重建氧化还原稳态需要内源H2S的参与。

 

结论

本研究结果表明,H2S是CH4提高植物耐镉性的下游信号,包括从表型上减弱Cd诱导的生长抑制,缓解氧化还原失衡和细胞死亡,特别是抑制Cd在紫花苜蓿幼苗根部的内流和积累。总之,本研究的发现将为了解CH4如何增强植物对重金属的耐受性和内源H2S的生理功能开辟了新的途径。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117123

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:39


EP中南大学:NMT发现Cd导致桑树根Ca/Mg外排破坏离子平衡,对Na/K无影响

基本信息

主题:NMT发现Cd导致桑树根Ca/Mg外排破坏离子平衡,对Na/K无影响

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属胁迫创新平台

标题:Physiological, Anatomical, and Transcriptional Responses of Mulberry (Morus alba L.) to Cd Stress in Contaminated Soil

作者:中南大学郭朝晖、曾鹏

 

检测离子/分子指标

Cd2+、K+、Ca2+、Mg2+、Na+

 

检测样品

桑树根(根尖、分生区、伸长区、成熟区和根毛区)

 

中文摘要

木本植物桑树具有具备生物量大、生长周期长而在修复重金属污染土壤上具备较强的应用前景。然而,关于Cd在桑树体内解毒和转运过程,及其解剖特征和分子响应机制尚未完全阐明。本文研究了Cd胁迫下桑树的解剖特征、Cd和矿质元素的吸收和转运以及转录机制。结果表明,桑树对Cd胁迫具有较强的解毒和自我保护能力。当土壤Cd含量小于37.0 mg/kg时,桑树生长和光合色素含量无明显影响,而在37.0~55.4 mg/kg Cd污染土壤中,桑树根系Ca和Mg含量显著(p<0.05)增加了37.85%~40.87%和36.63%~53.06%。同时,植物叶片过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶等抗氧化酶活性与Cd含量呈正相关。Cd胁迫下,桑树叶片的细胞结构,茎和根部横截面的组织结构基本保持完整;同时,叶片嗜饿颗粒数量增加和淀粉颗粒的溶解效应显著响应。COG分析和GO分析表明,桑树能增强其催化活性,调节无机离子的运输和代谢过程,增强其抗氧化酶活性和防御机制等过程来减轻Cd的毒害作用。而且,Cd胁迫下,大量与细胞壁生物合成、抗氧化酶活性、谷胱甘肽代谢、螯合作用、植物激素信号转导以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路相关的差异表达基因上调。KEGG富集分析表明,植物激素信号转导在桑树根、茎、叶中显著富集(p<0.05),脱落酸和乙烯可介导MAPK信号通路增加植物对Cd的耐受性。结果表明,桑树的生理、细胞和组织以及转录调控均能促进其在Cd污染土壤上的适应性。

 

离子/分子流实验处理方法

50 μmol/L CdCl2(Cd50)处理20 d

 

离子/分子流实验结果

采用非损伤微测技术(NMT)测定桑树根系的5个部位的Cd2+流速(图1a),即根冠 (a区)、根分生区(b区)、根伸长区(c区)、根成熟区(d区)和根毛区(e区),可直接反映植物根系对Cd2+的吸收情况。5 min内桑树根系的Cd2+净流速变化不大(图1b),表明桑树根系能够稳定地从培养环境中吸收Cd2+,表现出较强的Cd吸收能力。桑树根不同部位Cd2+净流速差异显著,范围为6.22~37.9 pmol/cm2·s(图1c)。桑树根系对Cd2+的净吸收顺序为根冠区(a区)≈根分生区(b区)>根伸长区(c区)>根成熟区(d区)>根毛区(e区),表明桑树根系对Cd2+的吸收主要集中在根冠区和分生区。这可能是由于根冠区和分生区表皮细胞壁中的角质层未完全形成所致,有利于植物根尖区吸收Cd2+。因此,桑树的根冠和分生区是从污染环境中吸收Cd的主要部位。

为确定Cd对桑树根吸收阳离子流速的影响,测定了桑树根成熟区净K+、Ca2+、Mg2+和Na+流速(图1d-g)。Cd50处理下,桑树根系的K+和Na+流速较Cd0处理无明显变化(图1d和e),而Ca2+和Mg2+流速明显外排(图1f和g),说明桑树在Cd胁迫下能维持正常的Na+/K+吸收平衡但加速了Ca2+/Mg2+流失。因此,桑树根系中Cd2+可能与Ca2+、Mg2+等同类型二价阳离子的转运和吸收通道竞争。且植物根系细胞质膜中存在不同类型的高亲和力二价阳离子转运蛋白可直接参与Cd2+的吸收。综上,Cd胁迫会破坏根系成熟区对Ca2+/Mg2+的吸收平衡,对Na+/K+的吸收影响较小。

图1. Cd胁迫下桑根Cd2+流速(a)、桑树根不同区域Cd2+净流速(b-c)和成熟根Na+、K+、Ca2+、Mg2+流速(d-g)。

 

其他实验结果

  • Cd胁迫下桑树的耐性可能与调节Ca、Mg的吸收和抗氧化酶活性保护有关。

  • Cd胁迫下,桑树根和茎的筛管对阻断Cd的运输和降低其毒性起关键作用,而导管对部分Cd2+、矿质元素、水分等物质的运输起主导作用。

  • Cd胁迫下,桑树叶中嗜饿颗粒数量和体积的增加以及淀粉颗粒的溶解作用可能在提高桑树Cd的耐性方面具有重要作用。此外,Cd胁迫下桑树叶的细胞结构基本保持完整,使植物能够维持正常的生理代谢功能。

  • 桑树不同部位可诱导一系列基因产生适应性响应,并产生不同的生理代谢和调节功能来降低Cd的毒性。

  • 桑树组织中与细胞壁形成/修饰相关的差异基因能够有效结合Cd,降低Cd转运能力,从而有效提高桑树对Cd的耐受性。

  • 桑树能提高硫代谢活性,缓解Cd的毒害作用。

  • 桑树体内硫和GSH代谢的增强可促进植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)基因的产生,有利于PC或MT-Cd复合物的形成,降低Cd对桑树的毒害作用。

  • Cd可能利用Cu2+转运通道(HMA5和HMA7),促进Cd从根系向地上部的转运,从而降低Cd对桑树根系的毒害作用。

  • 桑树体内HMA3、MTP1、ABC转运蛋白、YSL3、NRAMP2和NRAMP4均能促进Cd的液泡区隔,增强植物对Cd的解毒能力。

  • HMA2、HMA3、ABCC2、ABCC10、ABCG2、YSL3、NRAMP2、NRAMP4、HIPP3、HIPP20、HIPP32、HIPP34和HIPP36可能参与了桑树根系对Cd的吸收和木质部转运。

  • Zn、Cu和Mn的转运蛋白可能参与了Cd从桑树根到茎的吸收和转运。

  • 桑树组织中植物激素相关基因的表达上调可以缓解Cd的毒害作用。

  • 脱落酸和乙烯可有效介导MAPK信号通路,提高桑树对Cd的耐受性。

 

结论

桑树根系对Cd的吸收主要集中在根冠区和分生区,Cd主要由HMAs、ABC转运蛋白、YSLs、NRAMPs和HIPPs从根系向地上部转运,还与Zn转运蛋白、Cu转运蛋白和Mn转运ATP酶转运蛋白(ZIPs、COPTs和PDRs)结合而占用Zn、Cu和Mn等微量元素的转运通道。同时,Cd胁迫显著(p<0.05)抑制了桑树组织对Zn、Cu、Mn的吸收,而Cd胁迫显著提高了桑树根系中Ca、Mg的含量(p<0.05)。SEM分析表明,Cd胁迫下,桑树根和茎的筛管对阻断Cd的运输和降低其毒性起关键作用。叶片嗜饿颗粒数量增加和淀粉颗粒的溶解效应显著响应于Cd胁迫。此外,Cd胁迫能显著影响桑树基因的表达,在桑树根、茎和叶中分别有1938、1738和1852个基因显著(p<0.05)差异表达。基于GO、COG和iPath分析,在桑树根、茎和叶中分别有372、360和318、37、39和40、2、9和4、4、41和34、13、4和6,3、2和6个上调差异表达基因注释到催化活性、刺激响应、抗氧化活性、转运活性、无机离子转运和代谢以及防御机制等过程,表明这些差异表达基因在桑树不同部位能有效诱导产生适应性反应,并通过不同的生理代谢和调节功能来降低Cd毒害。桑树组织中细胞壁的形成/修饰可有效结合Cd,降低Cd的转运能力。而且,桑树中Cd的转运系数随着污染土壤中Cd含量的升高而逐渐降低。桑树体内硫和GSH代谢的增强可促进PC和MT基因的表达,增加植物体内Cd螯合作用。KEGG富集分析表明,植物激素信号转导显著(p<0.05)富集于植物体内,脱落酸和乙烯可介导MAPK信号通路增强植物对Cd的耐受性。因此,根系Ca、Mg含量增加,叶片中嗜饿颗粒数量的增加和淀粉颗粒的溶解,以及细胞壁生物合成、谷胱甘肽代谢、螯合作用以及植物激素信号转导等差异表达基因的综合互作,可提高桑树应对Cd胁迫的适应性。

 

测试液

对照组:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
Cd处理组:0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.05 mM CdCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,湖南地区的中国科学院亚热带农业生态研究所于2020年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117387

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:46


Sci Total Environ西南科大:​NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

感谢本文一作,西南科技大学韩颖副教授供稿

基本信息

主题:NMT发现高Cu低Fe可减少水稻吸Cd但高Cu增加了籽粒Cd浓度

期刊:Science of the Total Environment

影响因子:6.551

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Iron and copper micronutrients influences cadmium accumulation in rice grains by altering its transport and allocation

作者:西南科技大学董发勤、韩颖、凌勤

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

水稻根分生区、伸长区、成熟区

 

中文摘要(一作供稿)

 

稻田镉(Cd)污染严重威胁了我国部分地区人们的身体健康。本文针对川西南低铁(Fe)、高铜(Cu)的碱性Cd污染稻田土,探讨了通过改变培养介质中Fe和Cu的浓度来修复Cd污染碱性水稻土的潜力。本文评估了这两种微量营养元素(Cu和Fe)对水稻Cd吸收和转运的影响。研究发现添加Cu显著提高了水稻生物量和产量,减少了根系Cd的内流和Cd的向上迁移,从而降低了根系、茎秆和叶片中Cd的浓度,但过量的Cu促进了籽粒中相对较高的Cd分配,尤其是在缺Fe条件下,这可能是因为Cu显著提高了叶片中生物可利用Cd的比例。相比之下,Fe并没有缓解Cd对水稻生长和产量的毒害作用,但显著减少了Cd向籽粒的转移,进而降低了水稻籽粒的Cd累积,这与叶片中生物可利用Cd的比例急剧下降密切相关。该研究认为,Cd在水稻籽粒的累积是可以通过改变生长介质中Fe和Cu的浓度来实现的,适当减少Cu,增加Fe可以降低Cd在水稻籽粒中的积累。

 

离子/分子流实验处理

1. +Fe+Cd: 20 μmol L-1 EDTANa2Fe(II)+10 μmol L-1 CdCl2

2. -Fe+Cd: 10 μmol L-1 CdCl2

3. +Fe+Cd+Cu: 20 μmol L-1 EDTANa2Fe(II)+10 μmol L-1 CdCl2+10μmol L-1 CuSO4

4. -Fe+Cd+Cu: 10 μmol L-1 CdCl2+10 μmol L-1 CuSO4

处理20 d,80 d(收获籽粒)

 

离子/分子流实验结果

为了更好地了解Cu和Fe诱导根系Cd积累的变化,本研究检测了这些金属在不同根区(分生区、伸长区和成熟区)上诱导净Cd流速的变化。相对于Fe和Cd处理(+Fe+Cd和-Fe+Cd),添加Cu显著降低了水稻根系3个微区的平均净Cd流速(图1)。

值得注意的是,在-Fe+Cd+Cu处理下,Cu的添加导致Cd从根部外排。Fe也抑制了Cd的吸收(尽管程度比Cu小),因为Cd2+在+Fe+Cd处理下的内流速率明显小于在-Fe+Cd处理下的内流速率。在分生区、伸长区和成熟区,-Fe+Cd处理的Cd内流速率分别是+Fe+Cd处理的1.57倍、1.46倍和1.16倍(图1)。

Cd2+内流速率在伸长区最高,其次为分生区、成熟区。唯一的例外是-Fe+Cd+Cu处理下,Cd在分生区的外排速率高于伸长区和成熟区(图1)。

图1. 水稻生长20 d后不同根微区平均Cd2+流速

图2. 水稻根部成熟区Cd2+吸收检测图

 

其他实验结果

  • 大部分的Cd存在于根表皮、中柱和皮层中。

  • 添加Cu可以显著降低根中Cd的荧光强度;单独添加Fe对根中Cd荧光强度无明显影响。

  • 大多数处理下,Cd主要储存在细胞可溶性部分,在根、茎和叶的细胞核和线粒体中储存较少(-Fe+Cd+Cu处理下Cd主要存在于质体和细胞壁中)。

  • 在所有处理中,水溶性Cd在根和茎中的比例均占主导地位;但在叶片中,不同的Cd化学形态所占的比例不同。

  • -Fe+Cd和+Fe+Cd之间Cd形态的变化表明,Fe有助于降低Cd的生物可利用性。

  • Cu显著降低了根中的Cd浓度,但无论Fe的水平如何,Cu都增加了籽粒中的Cd浓度。

  • Cu显著减轻了Cd对水稻生物量和产量的毒性。相比之下,Fe只是在分蘖期略微降低了Cd对叶片生物量的抑制作用,而没有缓解Cd对根、茎生物量和籽粒产量的毒害作用。

 

结论

本研究观察到,Cu能有效缓解Cd对水稻的胁迫,具体表现为增加生物量和成熟速率,特别是在缺Fe条件下。Cu对Cd的解毒作用可能是由于Cu降低了水稻根系中Cd的内流速率,同时Cu通过根系维管柱减弱了Cd从根系向地上部的转移,从而进一步减轻了Cd对水稻地上部的胁迫。然而,Cu显著增加了谷物中的Cd浓度,这种模式是由Cu添加下叶片中Cd的生物可用性增加所驱动的。

相比之下,Fe并没有明显缓解Cd对水稻生物量和籽粒产量的毒害作用,可能是因为单独Fe只是轻微减少了Cd在根系的内流,并没有减少Cd向维管柱的运输。然而,Fe显著降低了叶片中生物可利用Cd的比例,导致籽粒中Cd的积累量显著下降。

本研究结果表明,对低Fe、高Cu背景的Cd污染碱性水稻土进行修复,可以以提高Fe和降低Cu浓度为目标。进一步的研究应该评估本研究结果在其他物种中的普适性,以及这些模式是否可能在CO2浓度升高或热胁迫的气候变化条件下被改变。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, pH 6.0

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,四川地区西南医科大学、中国科学院成都生物研究所、四川农业大学小麦研究所分别于2012年、2013年、2019年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146118

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 09:52


EP南农沈文飚:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

基本信息

主题:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Methane control of cadmium tolerance in alfalfa roots requires hydrogen sulfide

作者:南京农业大学沈文飚、Xinghao Yang

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

紫花苜蓿根伸长区(距根尖顶端500 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

硫化氢(H2S)是响应重金属胁迫的气态信号,而最普遍的温室气体甲烷(CH4)则赋予镉(Cd)耐受性。本研究评估了CH4和H2S调控紫花苜蓿(Medicago sativa)Cd耐受性的因果关系。本研究结果表明,CH4的加入不仅加剧了H2S代谢,而且减缓了Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用,这与缓解根系组织氧化还原失衡和细胞死亡的作用是并行的。在去除内源H2S后,无论是在亚牛磺酸(HT;H2S清除剂)还是DL炔丙基甘氨酸(PAG;H2S生物合成抑制剂)存在下,根中都没有观察到上述结果。利用原位非损伤微测技术(NMT)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)证实了H2S参与CH4抑制Cd在根部的内流和积累,这可以通过重新建立谷胱甘肽(GSH)库(还原型/氧化型GSH和同型谷胱甘肽)稳态和促进抗氧化防御来解释。总的来说,本文的研究结果清楚地揭示了H2S在CH4下游起作用,增强了对Cd胁迫的耐受性,这对基础和应用植物生物学都有重要意义。

 

离子/分子流实验处理

4日龄紫花苜蓿分别在1.30 mM CH4、100 μM NaHS、1 mM HT和2 mM PAG中处理6 h,然后100 μM CdCl2 处理72 h。

 

离子/分子流实验结果

进一步利用NMT监测根尖Cd2+流速。当幼苗暴露在未经Cd处理的Cd测试液中时,Cd在根尖的内流速率先增大,随后减小到一定水平并保持相对稳定(图1D, E)。当幼苗的根尖在Cd测试液中预平衡30 min后,可以清楚地观察到10 min内的稳定Cd2+内流速率(图1F, G)。相比之下,无论在有无Cd测试液预平衡的实验中,CH4和H2S都能明显降低Cd的内流速率,然后在加入HT和PAG后Cd2+速率被逆转(图1D-H)。同时,在只用HT或PAG处理的样品中,观察到Cd2+吸收加剧。上述结果清楚地说明了内源性H2S在CH4减少Cd积累和Cd吸收中的重要作用。

图1. H2S是CH4减少Cd积累和抑制的必要条件。负值代表Cd2+吸收。

 

其他实验结果

  • CH4减轻Cd胁迫下根尖细胞死亡可能与H2S有关。

  • LCD依赖的H2S合成有利于CH4抵御Cd胁迫。

  • 内源H2S在CH4缓解Cd积累中起作用。

  • 谷胱甘肽库在CH4响应中的作用依赖于H2S。

  • 重建CH4氧化还原稳态需要内源H2S。

 

结论

本研究结果表明,在植物对Cd胁迫的耐受性上,H2S在CH4的下游起作用,包括从表型上减弱Cd诱导的生长抑制,缓解氧化还原失衡和细胞死亡,特别是抑制Cd在紫花苜蓿幼苗根部的内流和积累。总之,本研究的发现将为了解CH4如何介导植物对重金属的耐受性和内源H2S的生理功能开辟了新的途径。

 

测试液

0.1 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117123

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:00


JHM陈少良:PeANN1可作为植物修复候选基因缓解镉胁迫

基本信息

主题:PeANN1可作为植物修复候选基因缓解镉胁迫

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:9.038

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者:北京林业大学陈少良、张一南

 

检测离子/分子指标

Cd2+、Ca2+

 

检测样品

拟南芥(WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2)根分生区(距根尖200 μm根表上的点)

 

中文摘要

植物修复技术为重金属(heavy metal, HM)污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉(Cd)敏感型胡杨为材料,鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl2(50-100 μM)处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 PeANN1)的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1(AtANN1)同源,并且主要定位于质膜(PM)和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比,PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫(10 d, 50 μM)后植物的存活率和根长下降更为明显,这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激(30 min,50 μM)和短期胁迫(12 h,50 μM)下表现出增强的Cd2+内流传导。值得注意的是,PeANN1促进的Cd2+内流被钙渗透通道(CaPC)抑制剂(GdCl3)显著抑制,但被1 mM H2O2促进,表明Cd2+通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此,PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

 

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗,

① 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h

② 用50 μМ CdCl2实时处理

③ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,然后用1.0 mM H2O2实时处理

④ 分别在0、50 μМ CdCl2的MS液体培养基中12 h,之后在50 μM CdCl2存在下,用500 μM GdCl3对CdCl2处理的植物再进行30 min的预处理

 

离子/分子流实验结果
稳态Cd2+流速结果表明,短期(ST)CdCl2(50 μМ, 12 h)处理会导致所有测试根中明显的Cd2+内流(图1)。PeANN1转基因株系根的Cd2+流速率显著高于WT和Atann1(图1)。在存在Cd2+的情况下,典型的钙通道抑制剂GdCl3明显抑制了所有测试株系中Cd2+的内流(图1)。药理学结果表明,Cd2+的内流在一定程度上是由PM中的CaPCs介导的。

图1.CdCl2和GdCl3对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+稳态流速的影响

在过表达PeANN1的拟南芥中还检测了CdCl2引起的Cd2+实时流速。在所有测试株系中,镉实时胁迫(50 μМ CdCl2)会引起短暂的Cd2+内流(图2A)。PeANN1-OE1(133.7 pmol cm-2s-1)和PeANN1-OE2(126.9 pmol cm-2s-1)的Cd2+内流峰值显著高于WT(83.6 pmol cm-2s-1)和Atann1(54.4 pmol cm-2s-1, 图2B)。

图2. CdCl2对拟南芥根中Cd2+实时流速的影响

实时流速结果表明,在H2O2处理(1.0 mM)后,所有根中Cd2+和Ca2+的内流速率明显增加,但随着H2O2的处理时间延长,Cd2+和Ca2+的内流速率逐渐降低(图3A, B)。然而,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd2+和Ca2+的内流速率的峰值明显高于WT和Atann1根的内流速率(图3C, D)。这些结果表明,H2O2能促进PeANN1转基因植株根中Cd2+和Ca2+的传导。
图3. H2O2对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd2+或Ca2+实时流速的影响

其他实验结果

  • 实时定量PCR分析显示,CdCl2处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。

  • PeANN1的cDNA全长序列为951bp,编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。

  • 系统发育分析表明,PeANN1与Gossypium barbaenseLavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

  • PeANN1-GFP主要位于细胞质区域,与质膜(PM)标记FM4-64和内质网(ER)标记ER-CFP共定位,表明PeANN1可能在ER中产生,并通过分泌途径进入PM。

  • 在无镉条件下,PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而,WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl2处理10 d后有所下降。与WT相比,PeANN1-转基因株系对CdCl2的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl2胁迫后,根系生长减少较少,存活率没有下降。

  • CdCl2胁迫后,细胞Cd2+浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd2+荧光强度。

结论

过表达PeANN1可以增强转基因拟南芥对Cd2+的富集。本研究建立了一个示意图模型,说明了PeANN1促进了Cd在转基因植物中的富集。如图4所示,据推测,PeANN1通过以下方式促进Cd的富集:(i)调节钙渗透通道的运输,(ii)插入膜中破坏膜双层的稳定性或作为ROS激活的钙渗透通道。通道电导率以及对钙和镉的选择性需要通过使用平面脂双层和膜片钳的电生理学检测来进一步了解。尽管镉的电导特性需要进一步研究,但根据本研究的实验结果,建议转化PeANN1基因以改善植物的修复作用。
图4.镉胁迫下PeANN1-促进转基因拟南芥Cd2+富集的示意图模型

测试液

Cd2+:0.05 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, pH 5.7

Ca2+:0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, pH 5.7

 

文章原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420320537

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:04


Plant Soil西南大学:NMT发现镁通过调节IAA极性运输促根冠微区碱化缓解杨树铝毒

基本信息

主题:NMT发现镁通过调节IAA极性运输促根冠微区碱化缓解杨树铝毒

期刊:Plant and Soil

影响因子:3.299

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Magnesium alleviates aluminum toxicity by promoting polar auxin transport and distribution and root alkalization in the root apex in populus

作者:西南大学李楠楠、张圳

 

检测离子/分子指标

H+(pH),IAA

 

检测样品

杨树根
IAA:根尖(根冠至300 μm处)

H+(pH):距根尖0、300、600、900、1200、1500、1800 μm根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

杨树能耐受高浓度Al胁迫。然而,Mg减轻Al毒作用的机制尚不清楚在白杨树上仍然是未知的。

在本研究中,提供足够的Mg高浓度Al对杨树的毒害作用胁迫、根表pH梯度、Mg和Al通过电生理分析、荧光染色等方法检测根尖的摄取量,生长素分布与转运动力学在根尖也检测到了。

在本研究中,我们发现适当的Mg供应可以减轻高浓度Al对杨树根系生长的毒害。Mg促进了杨树根表pH梯度的升高,导致根系过渡带发生碱化,防止了Al对根系伸长的毒害作用。用DR5:GFP报告子测定了生长素在杨树根尖的分布。Al毒害抑制了极性生长素在根过渡区的运输和分布,但Mg的供应则部分缓解了这种作用。用非损伤微测技术(NMT)对生长素转运蛋白突变体pin-format-2pin2)进行进一步的检测,结果表明Mg通过PIN2基生长素极性转运,调节过渡区根表碱化,减轻Al毒。mrs2突变体的转录组分析和酵母互补实验也揭示了Mg、生长素和Al之间的相同关系。

目前的研究表明,Mg促进生长素的极性运输和分布导致根表面pH值调节升高,以及进一步减轻Al毒性。我们的部分结果阐明Mg的解毒作用机理木本植物中高浓度的Al。

 

离子/分子流实验处理方法

3-4周龄杨树苗放到0.5 mM CaCl2溶液中(pH 4.0)进行酸适应3 h,然后在4种不同处理下(对照、+Mg (1.5 mM)/+Al (500 μM)、-Mg/-Al、-Mg/+Al)处理2 d。

 

离子/分子流实验结果

使用NMT技术检测了根尖的IAA流速,结果表明,在+Al/-Mg条件下,根尖处的IAA 流速显著低于+Al/+Mg条件下的流速(图1)。

图1.杨树根尖IAA流速变化

通过NMT技术测量杨树根轴上的表面pH值,杨树过渡区由传感器指示(图2A)。在缓冲溶液适应条件下,杨树根系表面在+Mg/-Al条件下的pH值高于在-Mg/-Al条件下在过渡区附近的pH值(图2B)。Al暴露3 h后,+Mg和-Mg植株沿根轴的根表面pH值存在差异(图2C)。Al胁迫3 h后,pH峰值出现在300 μm左右。在根轴上,+Mg植物根表面pH值逐渐恢复到Al暴露前的状态。然而,-Mg植物的这种能力被削弱了。Al胁迫24 h后,+Mg植株根表pH值恢复到Al处理之前的状态。-Mg植株过渡带根表pH值低于+Mg植株。此外,在-Mg条件下,沿根轴的根表面pH值不会恢复到-Al条件下观察到的水平(图2D)。
图2. Mg缺乏和Al毒害引起根轴pH分布的变化抑制了杨树根分生区表面的碱化

其他实验结果

  • Mg的供给对杨树抗Al胁迫有缓解作用。

  • 在缺Mg条件下的植物根部有更多的Al积累。另外,在没有Al处理的情况下,在缺Mg和充足Mg条件下,Mg的累积几乎没有差异。然而,在Al处理下,有足够Mg的植物根中的Mg积累明显高于缺Mg植物。同时,在Mg供应充足的培养基中,与-Al处理相比,Al胁迫下根系中Mg的累积量较少。

  • Al3+主要分布在根尖中,Mg的存在阻止了Al在植物根系中的积累。

  • 转录组测序结果表明大多数与细胞壁修饰相关的基因存在差异表达。

  • 检测了两个主要柠檬酸输出基因PtrMATE1PtrMATE2在杨树中的表达水平。Al胁迫下,杨树根尖PtrMATE1表达上调。PtrMATE2在缺Mg条件下下调,Al胁迫下下调更明显。

  • 镁转运蛋白基因PtrMGT1在Mg缺乏和Al胁迫下下调,只有在Mg供应充足和Al胁迫的情况下,PtrMGT2才显著上调。

  • Mg改善了植物生长素的极性转运和过渡区植物生长素的分布。

  • Mg促进生长素极性运输和Al胁迫下根系过渡带表面碱化的结果在拟南芥中得到证实。

  • Mg转运蛋白基因的表达在一定的Mg浓度范围内能在一定程度上减轻Al对植物的生长抑制。

 

结论

本研究表明,Mg促进生长素在根尖的极性运输和分布,并通过调节质膜H+-ATPase的活性来改变H+流速,从而导致根表碱性化。过渡区pH值的增加减轻了Al的毒性。这些结果为外源Mg减轻植物根尖Al毒作用提供了新的解释。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 4.0

文章原文:
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-020-04459-7

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:19


EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

基本信息

主题:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收

期刊:Environmental Pollution

影响因子:6.792

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Hemin-decreased cadmium uptake in pak choi (Brassica chinensis L.)seedlings is heme oxygenase-1 dependent and relies on its by-products ferrous iron and carbon monoxide

作者:南京农业大学崔瑾、苏娜娜

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

小白菜根伸长区(距根尖8 mm根表上的点)和成熟区(距根尖16 mm根表上的点)

 

摘要

镉(Cd)是农田中的主要污染物,不仅极大地限制了农作物的生产,而且通过进入食物链还会给人类健康带来严重威胁。之前的研究表明,hemin处理可以减少小白菜幼苗中Cd的积累,然而其机制还不清楚。本研究使用非损伤微测技术(NMT)实时监测小白菜根部Cd2+流速,证明hemin处理可以降低植物对Cd的吸收,而不是Cd在植物体内发生转移。此外,研究通过比较小白菜幼苗、野生型拟南芥及heme oxygenase-1HO-1)突变体对不同化学处理的反应,证据了hemin是以HO-1依赖的方式降低Cd的吸收。此外,对hemin降解产物的分析表明,hemin对Cd吸收抑制可能通过抑制菜根中Fe2+/Cd2+转运体BcIRT1的表达来实现的。

离子/分子流实验处理方法

① 3日龄幼苗,10 μM hemin预处理1 d再用20 μM CdCl2处理20 min(hemin/Cd),对照为仅用20 μM CdCl2处理,不施加hemin预处理(-/Cd)

②  3日龄幼苗用无、10 μM hemin或10 μM ZnPP预处理1 d,用20 μM CdCl2处理20 min

③ 3日龄幼苗用无、10 μM Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理1 d,用20 μM CdCl2处理20 min

 

离子/分子流实验结果

采用NMT技术测定了小白菜根表面Cd2+流速的变化,探讨了氯化血红素(hemin)处理后,小白菜幼苗Cd含量是否由于Cd吸收减少而降低。在Cd胁迫下,小白菜根尖迅速吸收Cd2+,在伸长区的内流速率高于成熟区(图1E和G)。与对照组相比,氯化血红素预处理显著减少了Cd2+的内流,在伸长区和成熟区分别平均减少17.4%和18.5%(图1F和H)。因此,在Cd胁迫下,hemin处理降低了Cd的吸收,而不是Cd的运输。

图1. Hemin预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

ZnPP预处理的小白菜幼苗根部Cd2+吸收速率在伸长区和成熟区分别显著提升了17.6%和6.5%(图2)。

图2.Hemin或ZnPP预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

如图3所示,CO和Fe2+预处理显著降低了根系伸长区和成熟区对Cd的吸收。与该结果一致的是,CO和Fe2+预处理的幼苗中积累的Cd较少(图3)。相反,BR预处理呈现出与非预处理幼苗类似的Cd内流速率(图3)。综上,hemin降解的副产物CO和Fe2+可能是通过抑制Cd的吸收共同促进了Cd的耐受。

图3. Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响

 

其他实验结果

  • 与单纯Cd处理相比,hemin+Cd的处理显著降低了所有被测组织(地上部分、茎、叶等)中的Cd浓度。

  • 施用hemin并不影响Cd在整个植株体内的转移系数(translocation factor)。

  • ZnPP可以消除hemin对BcHO-1表达的诱导作用。

  • hemin+ZnPP的预处理未能消除Cd胁迫的影响,至少没有达到hemin单独预处理的程度。因此,hemin在Cd耐受性中的积极作用很可能依赖于HO-1活性。

  • hemin增强的HO-1依赖的Cd耐受性似乎在不同植物物种中具有保守性。

  • hemin降解产物(CO、Fe2+和BR)对Cd胁迫下植物生长的保护作用可能与hemin相似。

  • Cd胁迫和ZnPP预处理显著诱导BcITR1转录,而hemin、Fe2+和CO预处理抑制了BcITR1的表达。

 

结论

本研究发现,外源hemin的施用通过HO-1依赖的方式减少Cd的吸收,提高了Cd的耐受性。抑制Cd的吸收可能是依赖hemin的副产物Fe2+和CO,通过抑制BcIRT1转录来实现的。

 

离子流实验使用的测试液

0.02 mM CdCl, 0.1 mM KCl , 0.3 mM MES , pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115882

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:24


沈阳农大何佳丽:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒丨NMT重金属创新平台

基本信息

主题:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Exogenous melatoninalleviates cadmium uptake and toxicity in apple rootstocks

作者:沈阳农业大学吕德国、何佳丽

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

距根尖顶端300μm、600μm、1200μm、1500μm和3000μm的根表上的点

 

中文摘要(谷歌机翻)

为了检查褪黑素在苹果属植物中对Cd吸收,积累和排毒的潜在作用,我们将两种在Cd吸收和积累方面差异很大的苹果砧木暴露于0或30μMCd和0或100μM褪黑素。与耐镉的微小苹果花青霉菌“青州林琴”相比,耐镉的baccata对镉胁迫的内源性褪黑激素产生的刺激程度更大。褪黑素的应用减弱了镉诱导的生长,光合作用和酶活性以及ROS和MDA积累的减少。褪黑素处理比镉胁迫的巴塔卡巴氏菌更有效地恢复了镉对微苹果念珠菌青州林琴的光合作用,光合色素和生物量的恢复。外源性褪黑素降低了根部对镉的2+吸收,降低了叶片的镉含量两种暴露于镉的砧木中的镉积累,降低的镉转运因子(T f s)s和增加的根,茎和叶褪黑素含量s。褪黑素的应用增加了抗氧化剂的浓度和酶的活性,以清除Cd诱导的ROS。外源性褪黑素处理改变了调节Cd吸收,转运和排毒的几种基因的mRNA水平,包括HA7,NRAMP1,NRAMP3 HMA4,PCR2,NAS1,MT2, ABCC1和MHX。综上所述,这些结果表明,外源褪黑素减少了苹果属植物中的空中部分Cd积累并减轻了Cd毒性,这可能是由于褪黑激素介导的Cd在组织中的分配以及抗氧化防御系统的诱导以及转录过程中涉及排毒的关键基因的诱导。

离子/分子流实验处理方法

Mb(M. baccata)和Mm(M. micromalus)两种材料用30 μM Cd或100 μM 褪黑素处理20天

 

离子/分子流实验结果

对于Cd暴露和褪黑激素处理,Mb和Mm的最大净Cd2+流入量出现在距根尖300-600μm处(图1a)。两种砧木的净Cd2+流速均随距根尖距离的增加而显著降低。在响应没有褪黑素的Cd暴露时,Mb根尖3000μm处呈现出净Cd2+外排。在Cd暴露和褪黑素处理下,Mm根系的净Cd2+流速始终大于Mb(图1a)。外源褪黑素分别在300μm和600μm处使暴露于Cd的Mb和Mm根尖的平均净Cd2+流速降低了65.4%和10.4%(图1b)。

 

其他实验结果

  • Cd处理降低了两个苹果砧木叶片光合色素的浓度和根、茎、叶的干重,外源褪黑素可减轻Cd引起的不良反应。

  • 褪黑素的应用减弱了Cd引起的光合作用和酶活性的降低,以及ROS和MDA的积累。

  • 外源褪黑素降低了两个Cd暴露的砧木叶片Cd的积累,降低了Cd转运因子(Tfs),增加了根、茎和叶褪黑素的含量。

  • 外源褪黑素的应用增加了抗氧化物浓度和抗氧化酶活性。

  • 外源褪黑素处理改变了几种调节镉吸收、转运和解毒的基因的mRNA水平。

 

结论

外源褪黑素减少了苹果植株地上部分Cd的积累,减轻了Cd的毒性,这可能是由于褪黑素介导的Cd在组织中的分配,以及诱导抗氧化防御系统和参与解毒的转录调控的关键基因的结果。

 

离子流实验使用的测试液

0.03 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, and 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa024

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:27


林科院亚林所卓仁英:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究|NMT重金属创新平台

基本信息

主题:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes

作者:中国林业科学研究院亚热带林业研究所卓仁英、韩小娇

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

50日龄柳树根(距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

柳柳是低镉(Cd)累积柳(LCW),而其栽培品种柳柳(Salix matsudana var)。松达纳河umbraculifera Rehd。是一种高Cd积累和耐受性的柳树(HCW)。两种柳树种中镉差异累积和耐受性的生理和分子机制了解甚少。在这里,我们证实了从Cd到芽的从根到芽的Cd转运能力差异导致了这两种柳型基因在其地上部分的Cd累积差异。Cd的累积优先发生在运输途径中,Cd主要位于液泡,细胞壁和通过在组织和亚细胞水平上的镉位置分析,在HCW树皮中的细胞间空间。比较转录组分析显示,几种金属转运蛋白基因(ABC转运蛋白,K+转运蛋白/通道,黄色条纹状蛋白,锌调节转运蛋白/铁调节转运蛋白)的表达更高类蛋白等)参与了HCW的根吸收和转运能力;同时,抗坏血酸-谷胱甘肽的代谢途径在Cd排毒和Cd蓄积器HCW的更高耐受性中起着重要作用。这些结果为进一步了解木本植物中Cd积累的分子机制奠定了基础,并为分子辅助筛选木本植物品种进行植物修复提供了新的见识。

 

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl2处理低镉积累型柳树(LCW)和高镉积累型柳树(HCW)24h

 

离子/分子流实验结果

用NMT进一步比较了两个基因型柳树根系Cd的吸收。CdCl2处理24小时后,两种基因型柳树根尖距顶端0-1800µm处的Cd2+净流入量稳定(图a),0-800µm处的净Cd2+流入量相对较高。LCW和HCW的最大净Cd2+流入量在400µm处升高(图a)。两种基因型间Cd2+内流有明显差异(图b和c)。HCW根系Cd2+内流比LCW高1.83倍,说明HCW根系对Cd的吸收能力高于LCW。

 

其他实验结果

  • HCW根对Cd胁迫的耐受高于LCW的根。

  • 两种柳树基因型在镉的转运因子方面存在显著差异。

  • 镉位于组织水平和亚细胞水平。

  • 嫁接实验证明,该方法能有效地将Cd从根向茎部输送。

  • 通过比较转录组分析,确定了重金属转运体对Cd吸收和转运的差异。

  • HCW的特征是具有一个主要的AsA-GSH代谢途径。

 

结论

通过形态生理学和转录组学的比较分析,确定了两种不同柳树基因型对Cd的耐受性、积累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和积累能力。两个柳树基因型间Cd积累量的差异与负责Cd吸收和根-茎转移的转运蛋白差异表达有关。此外,与AsA-GSH代谢途径相关的关键基因、代谢产物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起着重要作用。总之,本研究不仅为进一步了解木本植物中镉积累的分子机理奠定了基础,而且为筛选木本植物进行植物修复提供了新的思路。

 

离子流实验使用的测试液

0.1 mM CdCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/40/8/1126/5807501

 

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:30


PCE:菌根提升植物镉耐受能力的新机制 | NMT创新平台成果回顾

文章标题:Ectomycorrhizas with Paxillus involutus enhance cadmium
uptake and tolerance in Populus × canescens

 

外生菌根是寄主根部与某些真菌形成的共生组织,并可以增强寄主植物对Cd2+的耐受能力,但其生理学和分子学机制尚不明确。

 

本研究以卷缘桩菇菌与银灰杨根部形成的外生菌根为研究对象,揭示木本植物的外生菌根对寄主镉耐受能力的影响。有菌根银灰杨与无菌根银灰杨经过镉处理5min后对比,通过非损伤微测技术(NMT)检测发现,前者根尖有更多的Cd2+内流且H+外排更强,H+-ATP抑制剂处理后,后者Cd2+吸收趋于消失,而有菌根银灰杨根尖对Cd2+吸收下降较少。

 

实验结合气体交换测量、基因转录水平检测,证明外生菌根提升了寄主对Cd2+的吸收能力,可能与增加了根部体积以及与Cd2+吸收、运输相关基因的超表达有关,此外通过提升镉解毒能力、营养与碳水化合物水平,从而提高了银灰杨对Cd2+的耐受能力,这为植物修复提供了新思路。

 

图注:-/+菌根、-/+CdSO4处理时,银灰杨根尖各位点Cd2+的流速。正值表示内流。

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-11 10:34


文献电子报 » NMT水生植物研究

Nature Climate Change叶乃好:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据

  • 研究使用平台:NMT微藻创新科研平台
  • 期刊:Nature Climate Change
  • 主题:NMT钙流为气候变化导致冰藻运动能力下降提供信号调节证据
  • 标题:Decreased motility of flagellated microalgae long-term acclimated to CO2-induced acidified waters
  • 影响因子:21.72
  • 检测指标:Ca2+流速
  • 检测样品:极地冰藻
  • Ca2+流实验处理方法:
    极地冰藻在280、400、700、1,000、1,500和2,000 ppm的CO2浓度环境下,传代培养5年
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.2 mM CaCl2, 360 mM NaCl, 2.0 mM NaHCO3, 8.0 mM KCl, 0.1 mM Na2SO4, 0.05 mM H3BO3, 0.5 mM NH4NO3, 2.0 mM Tris
  • 作者:中国水产科学研究院黄海水产研究所叶乃好、王依涛

 

样品检测视频:极地冰藻Ca2+流检测

 

中文摘要(谷歌机翻)

运动在藻类的生存和繁殖中起着至关重要的作用,对水生生态系统的稳定性具有重要意义。但是,尚不清楚二氧化碳浓度升高对海洋,咸淡水和淡水藻类运动的影响。

在这里,我们使用实验室的微尺度和中尺度尺度的实验表明,三种典型的浮游植物物种随着二氧化碳的增加而运动性降低。极地海洋Microglena sp.,欧洲盐藻杜氏盐藻和淡水莱茵衣藻在不同二氧化碳浓度下生长了5年。长期适应的Microglena sp。在所有处理中均显示出显着降低的光反应,并且有憎光反应影响细胞内钙浓度。

调节鞭毛运动的基因被显着下调(P <0.05),同时鞭毛脱落的基因表达也显着增加(P <0.05)。D. salina和C. reinhardtii表现出相似的结果,表明活力变化在鞭毛物种中很常见。

由于鞭毛的结构和弯曲机制从单细胞生物到脊椎动物都是保守的,这些结果表明增加的地表水二氧化碳浓度可能影响从藻类到鱼类的鞭毛细胞。

The mean flux of Ca2+ under different pCO2 I scenarios. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Upper, Ca2+ efflux under positive phototaxis. Lower, Ca2+ influx under negative phototaxis. ‘−’ on the vertical scale means Ca2+ entry. LC4, flagellar outer dynein arm light chain 4; DC3, outer dynein arm docking complex protein 3; IC138, arm dynein; RSP, radial spoke protein; PF20, a protein of the central pair apparatus; PKA, cAMP-dependent protein kinase; PP2A, protein phosphatase 2A; CK1, casein kinase DIP13/NA14, deflagellation inducible protein; DNAAF3/PF22, axonemal dynein assembly factor. Mean ± s.d. values per experimental assay are given (n = 3). Different letters (a–c) in panel indicate significant differences (P < 0.05) among treatments.

 

英文摘要

Motility plays a critical role in algal survival and reproduction, with implications for aquatic ecosystem stability. However, the effect of elevated CO2 on marine, brackish and freshwater algal motility is unclear.

Here we show, using laboratory microscale and field mesoscale experiments, that three typical phytoplankton species had decreased motility with increased CO2. Polar marine Microglena sp., euryhaline Dunaliella salina and freshwater Chlamydomonas reinhardtii were grown under different CO2 concentrations for 5 years. Long-term acclimated Microglena sp. showed substantially decreased photo-responses in all treatments, with a photophobic reaction affecting intracellular calcium concentration.

Genes regulating flagellar movement were significantly downregulated (P < 0.05), alongside a significant increase in gene expression for flagellar shedding (P < 0.05). D. salina and C. reinhardtii showed similar results, suggesting that motility changes are common across flagellated species.

As the flagella structure and bending mechanism are conserved from unicellular organisms to vertebrates, these results suggest that increasing surface water CO2 concentrations may affect flagellated cells from algae to fish.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1038/s41558-020-0776-2

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:20


ECOTOX ENVIRON SAFE :中国海大丨Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标

  • 期刊:ecotoxicology and environmental safety
  • 主题:Ca2+流可作为防污涂料性能评价指标
  • 标题:Synthesis and antifouling evaluation of indole derivatives
  • 影响因子:4.527
  • 检测指标: Ca2+流速
  • 检测部位:藻细胞
  • Ca2+流实验处理方法:
    亚心形扁藻,吲哚衍生物瞬时处理
  • Ca2+流实验测试液成份:
    0.1mM KCl, 0.1mM CaCl2, 0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM MES,0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 7.8
  • 通讯作者:中国海洋大学李霞、冯康

 

英文摘要

Indole derivatives derived from the secondary metabolites of marine organisms possess the excellent antifouling property to inhibit the biofouling. These compounds and their analogues are simple in structure and have been proven to have low toxicity and bioaccumulation. Therefore, the active indole antifoulants are expected to replace the potentially toxic antifoulants which are widely used in current antifouling coatings.

Seven indole derivatives were synthesized via the Friedel-Crafts alkylation reaction and were characterized by IR spectra, 1H NMR, 13C NMR and elemental analysis. Inhibition experiments against marine algae and bacteria were conducted, and the partial inhibition rates of algae and bacteria were more than 90%. This outcome indicates that indole derivatives possess excellent properties suitable for use as targeting anti-fouling compound for algae and bacteria. Non-invasive Micro-test Technology (NMT) reveals that the Ca2+ efflux of Platymonas subcordiformis dramatically increased in the presence of indole derivatives, which is inferred to be the molecular mechanism for inhibiting the growth of marine algae.

The antifouling coatings containing indole derivatives were prepared and subjected to an antifouling test in a marine environment, and the results show that N-(1-H-5-bromo-indole-3-ylmethyl) benzamide and N-(1-H-2-phenyl-indole-3-ylmethyl) benzamide possess better antifouling performance compared to copper pyrithione (CuPT). According to these results, indole derivatives in this study might become novel and promising antifoulants.

 

中文摘要(谷歌机翻)

来自海洋生物次生代谢产物的吲哚衍生物具有优异的防污性能,可抑制生物污损。这些化合物及其类似物结构简单,已被证明具有低毒性和生物累积性。因此,有效的吲哚防污剂有望取代目前防污涂料中广泛使用的潜在有毒的防污剂。

通过Friedel-Crafts烷基化反应合成了7种吲哚衍生物,并通过IR光谱,1H NMR,13C NMR和元素分析进行了表征。对海藻和细菌进行了抑制实验,藻类和细菌的部分抑制率超过90%。该结果表明吲哚衍生物具有适合用作藻类和细菌的靶向防污化合物的优异性质。非侵入性微测试技术(NMT)揭示了在吲哚衍生物存在下,亚心形扁藻的Ca2 +流出显着增加,这被推断为抑制海藻生长的分子机制。

制备含有吲哚衍生物的防污涂料并在海洋环境中进行防污试验,结果表明N-(1-H-5-溴 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺和N-(1-H-)与吡啶硫酮铜(CuPT)相比,2-苯基 - 吲哚-3-基甲基)苯甲酰胺具有更好的防污性能。根据这些结果,本研究中的吲哚衍生物可能成为新颖且有前景的防污剂。

结果表明:在吲哚衍生物存在下,Ca2+外排明显增加。在吲哚衍生物的影响下,藻细胞中Ca2+外排的峰值几乎是对照峰值的三倍。从分子机制推断,吲哚衍生物可以作为跨膜转运的抑制剂,并触发藻类细胞Ca2+外排,从而减少细胞内Ca2+的浓度。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651319307535?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:36


Chemosphere :深圳大学丨盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流
  • 标题:Salinity-dependent nanostructures and composition of cell surface and its relation to Cd toxicity in an estuarine diatom
  • 影响因子:4.427
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测部位:硅藻藻细胞
  • Cd2+流速流实验处理方法:
    不同盐度的硅藻细胞
  • Cd2+流速流实验测试液成份:
    0.1mM KCl,0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), 0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 8.0,8.9μM CdCl2
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

文章简介

盐度是河口环境中变化较大的因子之一,会影响海洋主要初级生产力——硅藻与金属之间的相互作用,之前研究发现这一影响主要由环境水化学变化引起。但却忽略了盐度也可能通过改变硅藻本身的生理生化状态来影响其响应重金属的过程。

此项研究模拟河口的盐度梯度,在18,25,和32 psu三个盐度下培养了新月菱形藻,在18 psu低盐度时,施加8.9 μM的Cd2+对细胞生长的抑制最强。但值得注意的是,Cd离子浓度的升高约一倍,引起的细胞生长抑制却是约四倍,说明Cd重金属毒性的增加可能存在着其它机制。从分布上看,大部分(>75%)Cd都吸附于细胞表面,表明新月菱形藻的细胞壁在最初的Cd累积过程中有着重要的作用。

基于上述现象,研究利用非损伤微测技术测定不同盐度培养的硅藻单细胞表面的Cd2+离子流。结果发现,硅藻细胞在低盐度时细胞表面的Cd2+离子流速更快,而Cd2+吸收速率是影响其毒性最主要因素。进一步结合其它物理化学手段最终揭示了硅藻在不同盐度下通过改变细胞壁的功能基团种类和数量来影响其吸附Cd的细胞表面化学机制。

此项研究为近海盐度强烈变化条件下防控重金属的污染和食物链传递提供了重要的理论依据。

 

不同盐度培养的新月菱形藻,细胞表面Cd2+离子流的差异性。负值表示吸收。

 

英文摘要

The interactions between metal and phytoplankton are affected by salinity in estuarine environments. While water chemistry is an important factor regulating the metal bioavailability in phytoplankton, the physiological adaptation of the algae cells may also change their intrinsic response to metals.

In this work, we tried to interpret the salinity-dependent Cd toxicity in a pennate diatom Nitzchia closterium from a biological side. As with many studies, we observed Cd toxicity to the diatom increased with decreasing salinity. However, changing free Cd ion concentrations may be partly responsible for the enhanced Cd toxicity.

Multiple evidences showed that diatom cells acclimated at low salinity had stronger intrinsic Cd adsorption capacity. Salinity significantly affected not only the nanostructures but also the biochemical composition in the cell surface of the diatom. Diatom cells grown at lower salinity had a lower surface potential, higher specific surface area, and more sulfur-containing groups in the cell wall, leading to stronger Cd binding capacity in the cells. Meanwhile, more Si was present as poly-silicic acid when the salinity decreased. The change of Si content and speciation in the cell wall are also considered a major reason for the variations of Cd surface binding.

Our study provided new clues for the salinity-dependent metal toxicity in marine diatoms.

 

中文摘要(谷歌机翻)

在河口环境中,盐度影响金属和浮游植物之间的相互作用。尽管水化学是调节浮游植物中金属生物利用度的重要因素,但藻类细胞的生理适应性也可能改变其对金属的内在响应。

在这项工作中,我们试图从生物学的角度来解释盐度依赖的Cd毒性在戊二烯硅藻Nitzchia closterium中。与许多研究一样,我们观察到Cd对硅藻的毒性随着盐度的降低而增加。但是,改变游离Cd离子浓度可能是造成Cd毒性增强的部分原因。

多种证据表明,低盐度适应的硅藻细胞具有更强的固有Cd吸附能力。盐度不仅显着影响硅藻的纳米结构,而且显着影响硅藻细胞表面的生化组成。在较低盐度下生长的硅藻细胞具有较低的表面电势,较高的比表面积和细胞壁中更多的含硫基团,从而导致细胞中更强的Cd结合能力。同时,当盐度降低时,更多的Si作为聚硅酸存在。 Si含量的变化和细胞壁中的形态也被认为是Cd表面结合变化的主要原因。

我们的研究为海洋硅藻的盐度依赖性金属毒性提供了新的线索。

 

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319891?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:40


《生态毒理学报》海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响(硅藻细胞镉流速)

  • 期刊:生态毒理学报
  • 标题:海洋硅藻细胞表面物理化学特性对镉累积的影响
  • 样品:硅藻细胞
  • 检测指标:Cd2+
  • 作者:深圳大学高等研究院潘科、马捷

 

摘 要

硅藻是海洋生态系统中主要的初级生产者,在全球碳循环中扮演重要角色。硅藻在镉(Cd)的生物地球化学循环中同样发挥了关键的作用。

营养盐、盐度、pH、光照、温度等因子可改变Cd在硅藻中的累积,但其关键过程尚未清楚。借助多功能原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、非损伤微测技术(NMT)等先进表征手段,可定量研究硅藻细胞的表面物理化学特性。

本综述讨论环境因子对细胞表面粗糙度的影响,探索粗糙度-表面功能基团-电势之间的联系,从微观层次揭示硅藻细胞与Cd之间的相互作用,诠释硅藻吸附金属Cd的过程。

 

文章链接:

http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDTEMP&filename=STDL201901008&v=MTUzMjIxTHV4WVM3RGgxVDNxVHJXTTFGckNVUkxPZllPWnVGeXpoVkx6T05qblBZckc0SDlqTXJvOUZiSVI4ZVg=

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:43


J Hazard Mater:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据 | NMT重金属创新科研平台

  • 研究使用平台:NMT重金属创新科研平台
  • 期刊:Journal of Hazardous Materials
  • 主题:NMT为硅处理提升藻类耐Cd能力提供直接证据
  • 标题:The roles of silicon in combating cadmium challenge in the Marine diatom Phaeodactylum tricornutum
  • 影响因子:7.65
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测样品:硅藻
  • Cd2+流实验处理方法:
    硅藻细胞分别在低硅(17.2μM),中硅(51.7μM),高硅(86.2μM)培养
  • Cd2+流实验测试液成份:
    8.9μM CdCl2,0.1mM KCl, 0.1mM MgCl2,0.5mM NaCl, 0.3mM MES, 0.2mM Na2SO4, 0.1% sucrose,pH=8
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

海洋浮游植物拥有复杂的体内平衡网络以抵消金属毒性。环境条件的变化(例如环境营养物浓度)会显着影响其固有的金属敏感性。

在这项研究中,我们评估了硅(Si)在抵消海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum中镉(Cd)毒性中的作用。我们首先证明了Si富集显着提高了Cd耐受性并改变了硅藻中Cd的积累。

我们的模型表明,富硅细胞比缺硅细胞吸收更多的镉,但镉去除率更高。通过原子力显微镜和X射线光电子能谱检查发现,富硅细胞具有更好的硅化作用,并且细胞壁中的SiO-含量更高,这显着降低了硅藻细胞的表面电势并使它们吸收更多的Cd。

尽管富含Si的细胞在面对Cd胁迫时倾向于具有高的Cd负担,但是它们通过下调流入转运蛋白ZIP和上调流出转运蛋白ATPase5-1B来抑制细胞内Cd的增加。

我们的研究表明,硅在携带金属稳态和对抗海洋硅藻中的Cd挑战中起着重要作用。

Fig. 3. Cd2+ fluxes around the cell surface of the diatom P. tricornutum in the testing medium containing 8.9 μM Cd2+. (A) Instant net Cd2+ fluxes measured by a non-invasive microelectrode probe; (B) mean Cd2+ fluxes for the L-, M-, and H-Si cells. Means do not significantly differ (p>0.05) if they bear the same letter (n = 6). L, low; M, mid; H, high.

 

英文摘要

Marine phytoplankton possess a sophisticated homeostatic network to counteract metal toxicity. Changes in environmental conditions such as ambient nutrient concentrations can significantly impact their intrinsic metal sensitivity.
In this study, we evaluated the role of silicon (Si) in counteracting cadmium (Cd) toxicity in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. We first demonstrated that Si enrichment dramatically enhanced Cd tolerance and changed the Cd accumulation in the diatom.

Our modeling suggested that Si-enriched cells adsorbed more Cd but had a higher Cd elimination rate than the Si-starved cells. Examinations by atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy revealed that the Si-enriched cells had better silification andmore SiO- in the cell walls, which markedly lowered the surface potential of the diatom cells and allowed them to attract more Cd.

Although the Si-enriched cells tended to have a high Cd burden when facing Cd stress, they suppressed the increase of intracellular Cd by both down-regulating the influx transporter ZIP and up-regulating the efflux transporter ATPase5-1B.

Our study shows the significant roles Si plays in maintaining metal homeostasisand combating Cd challenge in marine diatoms.

 

文章链接: 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121903

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-06 11:46


文献电子报 » NMT毒理研究

东农EES:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制|NMT环境毒理创新科研平台

基本信息

主题:Cu抑制细菌降解增塑剂的离子稳态机制

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子:4.872

研究使用平台:NMT环境毒理创新科研平台

标题:Physiological responses of Arthrobacter sp. JQ-1 cell interfacesto co-existed di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and copper

作者:东北农业大学张颖

 

检测离子/分子指标

K、Ca2+

 

检测样品

节杆菌JQ-1细胞

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

节杆菌JQ-1可以在3天内完全降解500 mg / L的DEHP。Cu2+的最低抑菌浓度(MICs)可能达到1.56mM,但是5.0mg/L Cu2+明显抑制了DEHP降解和细菌生长。因此,JQ-1暴露于DEHP-铜环境下,以基于细胞多个界面(细胞表面,膜和细胞内特性)的生理反应来验证毒性机理。结果表明,500mg/L的DEHP和5.0mg/L的Cu2+组合可显着降低细胞表面疏水性(CSH)和ζ电势的绝对值,这表明DEHP的生物利用度降低。细胞表面的变化主要是由于Cu2+和某些官能团(CH2,CH3,芳环和酰胺)之间的相互作用。穿过质膜的质子动力(PMF)减弱可能会干扰能量的形成和利用,这不利于细胞损伤的修复过程。本研究首次将非损伤微测技术(NMT)应用于DEHP和重金属离子的联合毒性研究。DEHP-铜增强了穿过质膜的K+流出和Ca2+的流入,从而干扰了离子钾和钙离子的稳态,并可能诱导细胞凋亡并进一步抑制DEHP降解细胞内酯酶活性的下降表明代谢能力明显受到抑制。这项研究增强了我们对响应污染物的细胞不同界面过程的理解。

离子/分子流实验处理方法

(1)500 mg/L Glucose
(2)500 mg/L Glucose+5.0 mg/L Cu2+
(3)500 mg/L DEHP
(4)500 mg/L DEHP+5.0 mg/L Cu2+
处理3天

离子/分子流实验结果

图A和图B给出了不同处理下的实时K+和Ca2+流速,其中正值表示外排,负值表示内流。条形图中还显示了不同系统中K+和Ca2+流速的平均值(图C和D)。在DEHP+Cu2+处理中,JQ-1的K+外排量高于其他组,即DEHP和Cu2+的组合显着抑制了K+的内流速率。相比之下,当JQ-1暴露于DEHP-铜时,Ca2+的内流量增加,而无铜存在的处理则明显促进了Ca2+的内流量。

其他实验结果

  • Cu2+、Ni2+、Co2+和Zn2+在1.56mM时对菌株JQ-1的生长有抑制作用。
  • 当JQ-1菌株以葡萄糖为唯一碳源时,铜的加入减缓了细菌的生长速度,降低了OD600的最大值。当DEHP作为唯一碳源时,前12h添加铜可以提高细菌的生长速度,但会迅速进入下降期。
  • 在葡萄糖培养条件下,JQ-1菌株的扫描电镜图像呈现出单细胞表面起皱,边缘清晰,形状规则的状态。当培养基中含有葡萄糖和Cu2+时,细菌的形态没有明显变化,但细胞表面附着了大量絮状沉积颗粒。当细菌在DEHP中培养时,单个细菌的表面纹理减少,边缘变得不规则和光滑。当DEHP和Cu+共同培养时,细胞变得粗糙和不规则。一些细胞的结构甚至消失,产生碎片。
  • Cu2+可能通过与JQ-1细胞表面官能团的相互作用影响DEHP的吸附过程。
  • 在葡萄糖中,细胞酯酶活性最高,高于单一DEHP污染。在两种碳源处理中,Cu2+污染物的存在降低了细胞酯酶活性。DEHP和Cu2+的组合对酯酶活性的抑制作用最强。

 

结论

节杆菌JQ-1的性能优于其他已报道的菌株,无论是酸性土壤还是碱性土壤,JQ-1都是一种出色的种质资源,可用于对高浓度DEHP污染的土壤进行生物修复。此外,JQ-1对高浓度重金属表现出很高的耐受性。但是,DEHP和铜的综合毒性远大于它们各自的毒性。两种污染物的结合对几乎所有测试的界面特征都有明显的不利影响。本研究强调了有机污染物和重金属的联合毒性,在可持续发展过程中起到了警示作用。

离子流实验使用的测试液

1.0mM NaCl,1.0mM KCl,0.1mM CaCl2,0.1mM HEPES,1.0mM glucose,pH 7.0
文章原文:
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111163

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 09:40


文献电子报 » NMT植物-微生物互作

东农张颖:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一 | NMT互作共生创新科研平台

基本信息

主题:NMT证实维持钙平衡是根际细菌提升植物对除草剂耐性的机制之一

期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety

研究使用平台:NMT互作共生创新科研平台

标题:Enhancing theatrazine tolerance of Pennisetum americanum (L.) K. Schum by inoculatingwith indole-3-acetic acid producing strain Pseudomonas chlororaphis PAS18

作者:东北农业大学 张颖

 

检测指标

Ca2+

 

检测样品

3日龄美洲狼尾草的根

 

离子流实验处理方法

①CK1-N:1/2MS+1.7%琼脂

②BL20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津

③HJ20-N:1/2 MS+20 mg L-1 阿特拉津+10-2 μM IAA

 

离子流结果

正常情况下, 美洲狼尾草根的Ca2+为外排,外排速率约50 pmol · 1cm-2 · s-1。阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+由外排变为吸收,吸收速率约175 pmol · cm-2 · s-1。存在IAA的情况下,阿特拉津(20 mg L-1)处理后,根系Ca2+吸收速率降低到75 pmol · cm-2 · s-1。

 

其他实验结果

  • 接种菌株PAS18可以降低美洲狼尾草中的超氧自由基的荧光信号。
  • 阿特拉津胁迫显著抑制美洲狼尾草的生长,而接种PAS18可减轻该抑制作用。
  • 在阿特拉津胁迫且未接种菌株PAS18的条件下,叶绿素含量随着阿特拉水平的增加而降低;虽然接种PAS18的幼苗叶绿素也有相同的变化,但是接种菌株比不接种菌株的幼苗叶绿素含量高。
  • 接种菌株PAS18能上调psbA基因在植株中的转录。
  • 接种菌株PAS18能部分消除100 mg kg-1阿特拉津对细胞的损伤,但不能完全消除。
  • 接种菌株PAS18可以减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累。
  • 接种菌株PAS18可降低阿特拉津引起的MDA含量,并且调节SOD活性。

 

结论

结果表明,两种浓度的阿特拉津(20mg kg-1和100mg kg-1)均能显著地对美洲狼尾草幼苗的生长、细胞形态和光合作用造成胁迫。接种产生IAA的菌株P.chlorophis PAS18能较好地缓解20mg kg-1的阿特拉津引起的上述胁迫。进一步的研究表明,菌株PAS18不仅通过减少阿特拉津在美洲狼尾草中的积累来减轻阿特拉津诱导的胁迫,同时也与psbA基因表达上调有关,psbA基因的表达增强了受损光系统II的修复,诱导了超氧化物歧化酶活性,通过清除超氧自由基和降低丙二醛含量来增强美洲狼尾草的抗氧化防御能力。此外,PAS18菌株还可以通过平衡作为信号分子诱导防御系统的Ca2+流速来调节美洲狼尾草的阿特拉津胁迫防御。

 

离子流实验使用的测试液

0.1mM CaCl2,pH 6.0

 

文章原文:

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110854

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-07 10:08


STOTEN西南科大董发勤:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

本信息

主题:NMT发现接种AMF促根吸Cd且与跨膜钙流耦合 为AMF缓解Cd毒并增强黑麦草Cd修复潜力提供证据

期刊:Scienceof the Total Environment

影响因子:7.963

研究使用平台:NMT重金属创新平台

标题:Unraveling the effects of arbuscular mycorrhizal fungi on cadmium uptake and detoxification mechanisms in perennial ryegrass (Lolium perenne)

作者:西南科技大学董发勤、韩颖,莱里达大学Víctor Resco de Dios、Obey Kudakwashe Zveushe

检测离子/分子指标
Cd2+、Ca2+
检测样品

黑麦草根(非接种植物距根尖600 μm,接种植物距根尖800 μm)

 

中文摘要

镉(Cd)是一种主要的环境污染物,也是环境中毒性最强的金属之一。丛枝菌根真菌(AMF)辅助植物修复可用于去除污染土壤中的Cd,但AMF在Cd积累和耐受中的作用尚不清楚。本研究用两种不同的AMF物种(幼套球囊霉Glomus etunicatum和摩西球囊霉Glomus mosseae)接种在黑麦草(Lolium perenne)上。将有菌根的黑麦草和无菌根的对照组暴露在Cd胁迫下,研究检测了AMF菌根化对Cd吸收和随后的耐受性的影响,以及基本机制。菌根侵染增加了根系对Cd2+的吸收,研究还观察到净Cd2+内流与净Ca2+内流耦合。Ca2+转运通道的失活使非接种根对Cd2+的吸收量较接种根有大幅度降低,说明AMF激活了额外的离子转运通道。因此,与未接种的对照相比,接种的植株在根和地上部都表现出较高的镉积累。然而,AMF接种的植物在Cd条件下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表明尽管AMF接种的植物对Cd的吸收增加,但Cd的毒性仍然较低。研究观察到,接种AMF的植物有利于把Cd分隔在细胞壁和液泡内,根部的超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽浓度比未接种的植物高,从而减少了Cd暴露带来的胁迫。本研究结果揭示了AMF在重金属污染环境中增强黑麦草的修复潜力和机制。

 

离子/分子流实验处理方法

①60 mg kg-1 Cd+no AMF inoculation(60+0), 60 mg kg-1 Cd+G. etunicatum(60+GE),60 mg kg-1 Cd+G. mosseae(60+GM)处理60 d。

②60+0、60+GE、60+GM处理60 d后,20 μM verapamil处理25 min。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术(NMT)分析表明,Cd2+内流在接种根和未接种根的根尖区域不同(图1a)。最大离子流出现在距根尖600(未接种根)和800 μm处(接种根),随后急剧下降。最大Cd流速出现在pH为6时(图1a)。

为了评估测试液中不同浓度的Ca2+是否影响Cd2+的吸收,在测量液中Ca2+浓度分别为0.01、0.1和1 mM的情况下,分别在距根尖600(未接种)和800 μm(接种)处实时测量Cd2+净流速和平均流速。Ca2+浓度对净Cd2+影响显著(图1b),在0.01、0.1和1 mM时,实时净Cd2+流速分别为-0.87±0.3、-1.7±0.1和-0.5±0.3 pmol cm-2 s-1。同样,本研究结果表明,AMF植物的实时Cd2+流速在0.1 mM Ca2+时最高,在1 mM Ca2+时最低(图1b)。

图1. 不同根区、不同测试液Ca2+浓度和不同测试液pH下,黑麦草根部Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。

研究观察到接种根的实时净Cd2+和Ca2+流速明显高于未接种根。更具体地说,在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Cd2+的净流入量和平均内流速率分别比未接种的根大402%和486%(图2a, c)。

在幼套球囊霉和摩西球囊霉中,Ca2+内流速率分别比未接种的根大600%和785%(图2a, c)。用verapamil阻断/失活Ca2+转运体通道可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Cd2+净内流速率和平均速率98%、51%和33%(图2b, d)。

图2. 在黑麦草根尖净Cd2+流速(a, b)和平均净Cd2+流速(c, d)。负值代表Cd2+吸收。

结果还表明,verapamil使钙转运通道失活可分别显著抑制60+0、60+GE和60+GM中的Ca2+净内流速率和平均速率100%、53%和48%(图3b, d)。

图3. 在黑麦草根尖净Ca2+流速(a, b)和平均净Ca2+流速(c, d)。负值代表Ca2+吸收。

 

其他实验结果

  • 与未接种AMF组相比,接种AMF组(60+GE和 60+GM)根和地上部分Cd含量均增加。
  • Cd胁迫下,非接种植物根系Ca浓度下降,地上部分Ca浓度保持恒定;在Cd胁迫下,AMF植株地上部分和根部Ca含量显著高于未胁迫植株。
  • 对照处理(35 cm)的地上部分长度在Cd胁迫下(24 cm,0+60)下降,但在接种AMF后(37 cm,60+GE和60+GM)恢复到与对照相似的长度。在根长、地上部分和根系生物量方面也观察到类似的变化。
  • 与对照相比,接种幼套球囊霉和摩西球囊霉后,总叶绿素浓度显著增加,随着Cd胁迫的加剧,总叶绿素浓度显著下降。接种与胁迫的交互作用使Cd胁迫植株叶绿素总浓度随着AMFs的存在而恢复到对照水平。
  • 0+GE和0+GM的类胡萝卜素浓度显著高于接种对照。Cd胁迫显著降低了类胡萝卜素浓度,接种AMF部分抵消了这种下降。
  • 0+GE和0+GM处理的光合速率显著增加。未观察到Cd胁迫诱导的光合速率显著下降。
  • 与未接种的植株相比,60+GE和60+GM植株的气孔导度显著增加。在Cd胁迫下接种植株的气孔导度与无Cd胁迫下接种植株的气孔导度没有差异。
  • AMF植株根细胞壁Cd浓度显著高于其他亚细胞组分。
  • 与0+0和60+0处理植株相比,60+GE和60+GM处理植株的根系Fs(可溶部分)值显著提高。此外,Cd胁迫下接种植株的平均地上部Fs百分比值(60+GE和60+GM)显著高于未接种处理。
  • AMF植株Fcw(细胞壁)和Fs中Cd含量的相对增加是以细胞器Cd含量的相对增加为代价的,降低了81%。在4个亚细胞组分中,接种植株地上部Fcw中Cd浓度相对于未接种植株下降最为显著,其次是Fco(细胞器)。
  • Cd胁迫与AMF接种的交互作用显著影响了不同Cd化学形态在根和地上部分的分布。
  • 根中的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+0处理,地上部分的MDA浓度60+0>60+GE和60+GM>0+GE和0+GM;根中的SOD浓度60+GE>60+0>0+0处理,地上部分的SOD浓度60+0>60+GE和60+GM处理;根中的POD浓度60+0>60+GE>60+GM处理,地上部分的POD浓度60+0>60+GE和60+GM处理。
  • 黑麦草根和地上部分中的总GSH水平受AMF接种和Cd胁迫之间的交互作用影响明显。在Cd胁迫下,接种植物的平均GSH水平>60+0>0+0处理。

 

结论

     研究发现,Cd和Ca通过根系吸收呈竞争关系。如果Ca2+通道被阻断,非菌根植物的Cd内流受到明显抑制,而菌根植物的Cd内流受影响较小,说明AMF为根系吸收Cd提供了额外的运输通道。AMF植株在根部和地上部的Cd积累量均高于非AMF对照植物。然而,AMF植物在Cd胁迫下表现出更高的叶绿素浓度、光合作用和生长,表现出更低的Cd中毒症状。这可能是因为AMF植株在细胞区室(细胞壁和可溶性部分)中分离出更多的Cd,在根和地上部积累更少的MDA,表达更高的SOD和GSH活性,转化更少的Cd在根和地上部的生物有效性。

 

测试液

0.01/0.1/1 mM CaCl2, 0.1 mM Cd2+, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

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

 

文章原文:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721042959?via%3Dihub

 

作者: xuyuenmt
更新时间:2022-07-08 09:56