鋁依賴的擬南芥離子轉(zhuǎn)運具有低pH和鋁響應(yīng)的特異性

 

   土壤的酸性是限制植物分布的重要因素，世界上超過40%的耕地是酸性土壤。在酸性土壤中，作物生長受到不同的毒性（H⁺, Al³⁺, Mn²⁺）和營養(yǎng)物質(zhì)的影響，在這些復(fù)雜的因素中，Al³⁺ 和H⁺的毒性與植物的生長具有高度的相關(guān)性。植物的鋁毒性主要是當(dāng)土壤中的pH低于4.5時的Al³⁺的作用。因此，為了繁育出更加忍耐酸性土壤的植物，有必要研究H⁺和Al³⁺的毒性機制。

 

   澳大利亞的科學(xué)家使用非損傷微測技術(shù)研究了擬南芥對Al³⁺和低pH響應(yīng)的離子轉(zhuǎn)運機制。Al³⁺毒性早期的癥狀是抑制了根的生長，隨后發(fā)現(xiàn)低pH減小了H⁺內(nèi)流進入根組織，引起了細胞質(zhì)的酸化。相反，低pH和Al³⁺共同脅迫減小了伸長區(qū)的H⁺內(nèi)流，誘導(dǎo)了成熟區(qū)的H⁺外流，導(dǎo)致了細胞所有區(qū)域的堿化。低pH誘導(dǎo)了伸長區(qū)根際pH的增加，但是低pH和Al³⁺共同脅迫導(dǎo)致了所有根部區(qū)域的pH下降。低pH脅迫減輕了K+的外流，誘導(dǎo)了質(zhì)膜的去極化，低pH和Al³⁺共同脅迫顯著減少了質(zhì)膜去極化。處理60min后，低pH引起了質(zhì)膜去極化，但是低pH和Al³⁺共同脅迫引起了質(zhì)膜的超極化。

 

   這項研究發(fā)現(xiàn)了低pH和Al³⁺毒害對根組織和根際的影響有差異，低pH和Al³⁺減少了野生型擬南芥根部增加酸性環(huán)境中根際pH的能力。這可能為研究植物適應(yīng)非生物脅迫的不同機制提供了基礎(chǔ)。

 

關(guān)鍵詞：非損傷微測技術(shù)，低pH值（Low-pH），Al³⁺，H⁺，K⁺

參考文獻：Bose J, et al. Physiologia Plantarum, 2010, 139: 401-412.

全文下載：Aluminum-dependent dynamics of ion transport in Arabidopsis: specificity of low pH and aluminum responses