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

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

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

 

关键词：硼；铝毒；生长素；豌豆；pH