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中烟郑州烟草院梁太波：NMT发现碳纳米溶胶促烟草吸K+ 为其调节K+通道基因表达增强烟草体内钾素积累提供依据
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发现碳纳米溶胶促烟草吸K+ 为其调节K+通道基因表达增强烟草体内钾素积累提供依据
期刊：烟草科技
研究使用平台：NMT植物营养创新平台
标题：碳纳米溶胶对烟草K+通道基因表达及根系K+流速的影响
作者：中国烟草总公司郑州烟草研究院梁太波、郭亚迪
检测离子/分子指标
K+
检测样品
烟草根分生区（距根尖约450 μm根表上的点）
中文摘要（谷歌机翻）
为解析碳纳米溶胶促进烟草钾素吸收的生理机制，利用砂培试验和非损伤微测技术（Non-invasive micro-testtechnology，NMT），研究了碳纳米溶胶对4个烟草品种K+通道基因表达、根系K+流速、植株钾素吸收和积累的影响。结果表明：碳纳米溶胶能促进烟草K+内流通道基因的表达，促进K+内流，抑制K+外流，且不同品种、不同部位的K+通道基因对碳纳米溶胶的响应各不相同。在碳纳米溶胶处理下，RG17、鄂烟1号、云烟87和中烟100的K+外流通道基因NTORK1表达量相比对照分别降低31.1%、59.9%、25.6%和32.0%；K+内流通道基因NKT1在鄂烟1号和云烟87 根系中的表达显著增加，增幅分别为210.6%和130.9%。碳纳米溶胶处理增加了各烟草品种根系的K+流速，与对照相比，RG17、鄂烟1号、云烟87和中烟100经碳纳米溶胶处理后K+内流速率分别增加38.17、39.71、13.96、8.61 pmol·cm-2·s-1。此外，经碳纳米溶胶处理后，鄂烟1号、云烟87和中烟100植株钾素积累量较对照分别增加了18.6%、15.6%和46.6%。可见，碳纳米溶胶通过调节根系K+通道基因的表达可增强根系对钾素的吸收并促进烟草体内钾素的积累，但不同烟草品种对碳纳米溶胶的响应存在明显差异。
离子/分子流实验处理方法
0、10 mg/L碳纳米溶胶（NC）处理20 d，钾饥饿处理3 d。
离子/分子流实验结果
由图1可见，在对照（CK）条件下，4个品种K+流速总体表现为内流趋势。中烟100的根系K+流速最初为外流，随着时间延长波动幅度较大，其他3个品种均表现为内流且波动幅度较小。经碳纳米溶胶处理后（NC），中烟100的根系K+流速逐渐变为内流，其他3个品种的内流速率均有不同程度增加。
图1. 碳纳米溶胶处理下不同品种根系K+流速的变化。正值代表K+外排，负值代表K+吸收。
与对照相比，碳纳米溶胶处理下RG17、鄂烟1号、云烟87和中烟100的根系K+流速分别增加 38.17、39.71、13.96、8.61 pmol·cm-2·s-1（图2）。可见，碳纳米溶胶处理能促进根系对K+的吸收，但不同品种烟草对碳纳米溶胶的响应存在一定差异。
图2. 碳纳米溶胶处理下不同品种根系K+流速的差异。正值代表K+外排，负值代表K+吸收。
其他实验结果
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碳纳米溶胶能够促进烟株对钾的吸收，增加烟株钾含量。
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碳纳米溶胶诱导NTORK1表达量下调可能是其抑制K+外排，进而增加烟株钾素含量的重要原因。
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碳纳米溶胶处理后，基因NKT1的表达随着烟草品种和器官的不同而存在一定差异。
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碳纳米溶胶诱导的K+通道基因的表达在烟草不同器官中有所差异。在叶片中，碳纳米溶胶基本诱导NtKC1表达量增加；在根系中，与对照相比，经碳纳米溶胶处理诱导NtKC1表达量在4个烟草品种中降低。
结论
①碳纳米溶胶能促进烟草K+内流通道基因NKT1和NtKC1的表达，抑制K+外流通道基因NTORK1的表达，促使K+在根系的内流速率增加以及烟株钾素含量和积累量增加。
②碳纳米溶胶诱导钾吸收相关基因表达和促进K+流速的效果因品种的不同而有所差异，不同基因对碳纳米溶胶的响应同样也存在差异。
测试液
0.1 mM KNO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0
NMT实验标准化方案
NMT实验标准化方案
供稿：赵雪琦
编辑：杨爽
校稿：卻彦晗
关键词：碳纳米溶胶；烟草品种；非损伤微测技术；K+流速；K+通道基因；钾素吸收；钾素积累；植物类
