第210期-Ann Bot：华中农大王荔军|硅提升水稻铵吸收

       研究使用设备

图注：活体生理检测仪Physiolyzer^®

       2018年，华中农业大学资源与环境学院王荔军教授课题组，在Annals of Botany上发表了题为“Cell wall-bound silicon optimizes ammonium uptake and metabolism in rice cells”的研究成果。

       硅是水稻的有益营养物，水稻悬浮细胞中的细胞壁含有结合形式的硅，硅可与细胞壁结合进而提高水稻的养分吸收以及优化生长代谢，但此种作用的结构基础和生理机制在之前的研究中没有得到很好的解释。

       硅可通过提高氮利用效率增加水稻产量，并且通过刺激氨基酸再活化来改变初级代谢，还可影响与氨基酸合成和碳代谢有关的酶。

       本研究通过单细胞水平下的生物物理测量，利用基于非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的NMT Physiolyzer^®（NMT活体生理检测仪），测定了水稻悬浮细胞NH₄⁺、NO₃^- 、K⁺的流速。同时，利用原子力显微镜观察了细胞壁，检测了电解质渗漏和膜电位。最后，采用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ）分析了全细胞蛋白质组学。研究发现，细胞壁结合硅增强了细胞壁的刚性，从而增强了细胞膜的稳定性，优化了相同生长阶段中细胞对NH₄⁺的营养摄取。

       本研究着重探讨了硅结合细胞壁后，对于提升单个水稻悬浮细胞氮吸收的作用，验证了不通过提升细胞膜铵转运体的方式，提升水稻氮营养吸收的新手段。

图注：水稻悬浮细胞在不同尺寸Si纳米颗粒处理后的吸Cd²⁺速率。负值表示吸收

       利用NMT检测了在对照（-Si）和1.0 mM 硅酸处理（+ Si）的情况下，培养3个月的水稻悬浮细胞对NH₄⁺、NO₃^-、K⁺的吸收速率。结果显示，Si处理后，明显提升了水稻悬浮细胞对NH₄⁺的吸收速率。

    NMT在植物营养领域的应用成果

       截至2018年6月，国内学者利用美国扬格（旭月北京）非损伤微测系统，在植物营养领域已发表SCI文章55篇，总影响因子为215.7。国内从事营养研究领域

 

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：C2018-007