第205期-Plant Physiol：福建农林许卫锋港中大张建华|H+、Ca2+流调控根系向水性反应

       研究使用设备

图注：活体生理检测仪Physiolyzer^®

       向水性是植物根系适应土壤环境变化的关键过程，通过向水性适应土壤水分梯度以及生长方向。然而，这种向水性反应机制目前仍不清楚。

       许教授在“中关村NMT非损伤微测技术产业联盟”访谈中曾明确表示：根的向水性与H+的吸收、外排相关，H⁺流是水、肥研究的核心思想。

       2018年2月，福建农林大学的许卫锋教授课题组在Plant Physiology上发表了题为“Comparative analysis of Arabidopsis ecotypes reveals a role for brassinosteroids in root hydrotropism”的研究成果。苗锐博士等为本文的共同第一作者。

       课题组从世界各地收集到31种拟南芥生态型，将其培养在专门设计的土壤模拟系统中，使其根系沿水分梯度生长。通过分析转录组与生理变化，选出3种生态型，分别是Ws（强亲水性）、Col-0（中亲水性）和C24（弱亲水性）。

       以不同生态型拟南芥的根系为研究对象，利用基于非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的活体生理检测仪Physiolyzer^®，测定了活体拟南芥根尖的Ca²⁺、H⁺和H₂O₂流的变化过程。

       研究发现：根的向水性与H⁺外排、Ca²⁺吸收、氧化还原平衡、表观遗传调控和激素信号均相关。进一步研究油菜素内酯（BR）的作用：BR合成抑制剂存在时，相比于弱亲水性的C24型，Ws的强亲水性反应降低；H⁺外排以及初生根伸长也受到抑制。

       研究也证明BRI1（BR受体）与AHA2（PM H+-ATPase）会相互作用，他们的表达模式是高度协调的。这种协同作用在Ws型中表达出强的亲水性。结果表明：BR介导的H⁺外排是拟南芥根系向水性反应的关键。

     

图注：拟南芥根尖H⁺流检测图

图注：3种生态型拟南芥在对照组与不同时长处理组下的根尖H⁺、Ca²⁺、H₂O₂流的变化。efflux代表外排，influx代表吸收

       许卫锋教授利用活体生理检测仪Physiolyzer^®进行了大量研究，至今已发表SCI文章9篇，总影响因子47.349。

 

注：SIET、MIFE、SVET、SPET等技术名称，已经统一为Non-invasive Micro-test Technology，中文名“非损伤微测技术”，简称NMT。

        下载全文：C2018-001