利用非損傷微測技術(shù)檢測油菜根部液泡的跨膜運輸

NMT活體生理檢測儀 NMT Physiolyzer^®

 

2018年10月，湖南農(nóng)大張振華教授團隊針對影響稻田油菜養(yǎng)分高效利用的漬害問題的研究成果，在Plant Physiology上發(fā)表，研究標(biāo)題為“NRT1.1-related NH₄⁺ toxicity is associated with a disturbed balance between NH₄⁺ uptake and assimilation”。這是張振華教授利用非損傷微測技術(shù)（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）在Plant Physiology上發(fā)表的第二篇文章。

Plant Physiol：NMT在稻油輪作養(yǎng)分高效利用機理上的應(yīng)用
 

上一篇文章中，利用NMT檢測了油菜根部液泡的跨膜NO₃^-運輸，發(fā)現(xiàn)低氮素利用率（NUE）油菜液泡吸NO₃^-的速率是高NUE油菜的3倍，后者將更高比例的NO₃^-分配到細(xì)胞質(zhì)中，繼而誘導(dǎo)根部NRT1.5的表達(dá)，同時抑制NRT1.8的表達(dá)，最終導(dǎo)致更大比例的NO₃^-裝載到木質(zhì)部汁液中運輸?shù)接筒说牡厣喜糠�。這是稻油輪作條件下氮高效型油菜品種基因型擁有更高NUE的重要原因之一。

高（H）、低（L）NUE油菜根部液泡NO₃^-跨膜吸收速率

此次新發(fā)表的研究成果，揭示了擬南芥NRT1.1的信號功能調(diào)控銨吸收和C-N代謝解偶聯(lián)，增強植物對銨脅迫的敏感性。研究結(jié)果為深入了解植物銨毒害的發(fā)生機制，提高稻田漬害條件下的油菜氮素養(yǎng)分利用效率提供了理論支撐。

研究發(fā)現(xiàn),在(NH₄)₂SO₄環(huán)境下，NRT1.1通過信號調(diào)控誘導(dǎo)根中NH₄⁺吸收轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)來增強對生長環(huán)境中NH₄⁺的吸收；另外，根系NH₄⁺的同化途徑GS/GOGAT循環(huán)顯著降低，而PK酶活性沒有受到顯著影響，造成植物體內(nèi)NH₄⁺大量累積，碳氮代謝失衡，并誘導(dǎo)乙烯的產(chǎn)生，促進(jìn)植物衰老。nrt1.1突變體根中NH₄⁺吸收轉(zhuǎn)運蛋白沒有受到(NH₄)₂SO₄的顯著誘導(dǎo)，GS/GOGAT循環(huán)也沒有受到顯著影響，而GDH的活性顯著提高，通過對NH4+吸收與同化之間的協(xié)同作用，降低了植株體內(nèi)NH4+的累積，緩解銨毒的發(fā)生。