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基本信息

主题：NMT为鉴定Cd污染修复候选基因PeANN1 探究其促杨树根吸Cd机制提供主要证据

期刊：Journal of Hazardous Materials

影响因子：9.038

研究使用平台：NMT重金属创新平台

标题：Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者：北京林业大学陈少良、张一南

检测离子/分子指标

Cd²⁺、Ca²⁺

检测样品

拟南芥（WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2）根分生区（距根尖200 μm根表上的点）

中文摘要

      植物修复技术为重金属（heavy metal, HM）污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉（Cd）敏感型胡杨为材料，鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl₂（50-100 μM）处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 （PeANN1）的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1（AtANN1）同源，并且主要定位于质膜（PM）和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比，PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫（10 d, 50 μM）后植物的存活率和根长下降更为明显，这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激（30 min，50 μM）和短期胁迫（12 h，50 μM）下表现出增强的Cd²⁺内流传导。值得注意的是，PeANN1促进的Cd²⁺内流被钙渗透通道（CaPC）抑制剂（GdCl₃）显著抑制，但被1 mM H₂O₂促进，表明Cd²⁺通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此，PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗，

① 分别在0、50 μМ CdCl₂的MS液体培养基中12 h

② 用50 μМ CdCl₂实时处理

③ 分别在0、50 μМ CdCl₂的MS液体培养基中12 h，然后用1.0 mM H₂O₂实时处理

④ 分别在0、50 μМ CdCl₂的MS液体培养基中12 h，之后在50 μM CdCl₂存在下，用500 μM GdCl₃对CdCl₂处理的植物再进行30 min的预处理

离子/分子流实验结果

      稳态Cd²⁺流速结果表明，短期（ST）CdCl₂（50 μМ, 12 h）处理会导致所有测试根中明显的Cd²⁺内流（图1）。PeANN1转基因株系根的Cd²⁺流速率显著高于WT和Atann1（图1）。在存在Cd²⁺的情况下，典型的钙通道抑制剂GdCl₃明显抑制了所有测试株系中Cd²⁺的内流（图1）。药理学结果表明，Cd²⁺的内流在一定程度上是由PM中的CaPCs介导的。

图1.CdCl₂和GdCl₃对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd²⁺稳态流速的影响。负值代表离子吸收。

      在过表达PeANN1的拟南芥中还检测了CdCl₂引起的Cd²⁺实时流速。在所有测试株系中，镉实时胁迫（50 μМ CdCl₂）会引起短暂的Cd²⁺内流（图2A）。PeANN1-OE1（133.7 pmol cm^-2s^-1）和PeANN1-OE2（126.9 pmol cm^-2s^-1）的Cd²⁺内流峰值显著高于WT（83.6 pmol cm^-2s^-1）和Atann1（54.4 pmol cm^-2s^-1, 图2B）。

图2. CdCl₂对拟南芥根中Cd²⁺实时流速的影响。负值代表离子吸收。

      实时流速结果表明，在H₂O₂处理（1.0 mM）后，所有根中Cd²⁺和Ca²⁺的内流速率明显增加，但随着H₂O₂的处理时间延长，Cd²⁺和Ca²⁺的内流速率逐渐降低（图3A, B）。然而，PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd²⁺和Ca²⁺的内流速率的峰值明显高于WT和Atann1根的内流速率（图3C, D）。这些结果表明，H₂O₂能促进PeANN1转基因植株根中Cd²⁺和Ca²⁺的传导。

图3. H₂O₂对WT、Atann1突变体和PeANN1转基因系中Cd²⁺或Ca²⁺实时流速的影响。负值代表离子吸收。

其他实验结果

• 实时定量PCR分析显示，CdCl₂处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。

• PeANN1的cDNA全长序列为951bp，编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。

• 系统发育分析表明，PeANN1与Gossypium barbaense和Lavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

• PeANN1-GFP主要位于细胞质区域，与质膜（PM）标记FM4-64和内质网（ER）标记ER-CFP共定位，表明PeANN1可能在ER中产生，并通过分泌途径进入PM。

• 在无镉条件下，PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而，WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl₂处理10 d后有所下降。与WT相比，PeANN1-转基因株系对CdCl₂的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl₂胁迫后，根系生长减少较少，存活率没有下降。

• CdCl₂胁迫后，细胞Cd²⁺浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd²⁺荧光强度。

测试液

Cd²⁺：0.05 mM CdCl₂, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl₂, pH 5.7

Ca²⁺：0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl₂, pH 5.7

结论

      过表达PeANN1可以增强转基因拟南芥对Cd²⁺的富集。本研究建立了一个示意图模型，说明了PeANN1促进了Cd在转基因植物中的富集。如图4所示，据推测，PeANN1通过以下方式促进Cd的富集：（i）调节钙渗透通道的运输，（ii）插入膜中破坏膜双层的稳定性或作为ROS激活的钙渗透通道。通道电导率以及对钙和镉的选择性需要通过使用平面脂双层和膜片钳的电生理学检测来进一步了解。尽管镉的电导特性需要进一步研究，但根据本研究的实验结果，建议转化PeANN1基因以改善植物的修复作用。

 图4.镉胁迫下PeANN1-促进转基因拟南芥Cd²⁺富集的示意图模型

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420320537

供稿：赵雪琦
编辑：刘兆义

关键词：膜联蛋白；拟南芥；钙渗透通道；Cd²⁺流速；胡杨；植物类

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基本信息

主题：NMT发现用富氢水促植物在盐、重金属胁迫下重建离子稳态 为富氢水提高植物非生物胁迫耐性提供证据

期刊：Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子：6.291

研究使用平台：NMT重金属创新平台

标题：Hydrogen-rich water prepared by ammonia borane can enhance rapeseed (Brassica napus L.)seedlings tolerance against salinity, drought or cadmium

作者：南京农业大学沈文飚、Gan Zhao

检测离子/分子指标

Cd²⁺、Na⁺、H⁺、K⁺

检测样品

欧洲油菜根（距根尖500 μm根表上的点）

中文摘要

      氢农业最近被认为是低碳社会的一种新兴和有前景的方法。由于传统的电解法生产的富氢水（HRW）中氢气（H₂）的保留时间较短，限制了它的应用，寻求一种更合适的方法来生产并在HRW中长时间保持H₂水平，仍然是科学界的一个挑战。为了解决上述问题，本研究认为用氨硼烷（NH₃⋅BH₃）制备的HRW中的H₂可以满足上述要求。以世界上最重要的植物油生产作物—油菜幼苗为材料，进一步评价了NH₃·BH₃制备的HRW的生物学效应。在本试验条件下，2 mg/L的NH₃·BH₃制备的HRW可使水培3天幼苗对150 mM氯化钠（NaCl）、20%聚乙二醇（PEG；w/v）和100 μM CdCl₂胁迫的耐受性增强，并可增强上述胁迫下内源一氧化氮（NO）的积累。通过减少细胞死亡和重建氧化还原平衡，证实了对幼苗生长迟缓的缓解。相应地观察到离子稳态重建、脯氨酸含量增加和Cd积累减少。以上反应对其清除剂cPTIO（100 μM）去除内源NO较为敏感，反映了NH₃·BH₃制备的HRW对NO在植物生理调控中发挥作用的需求。施加1 mM的钨酸盐，一种硝酸还原酶（NR；一种重要的NO合成酶）的抑制剂，显示出类似的表型阻断反应，表明NR可能是参与上述H₂作用的NO的主要来源。这些结果表明，由NH₃⋅BH₃制备的HRW可以提高油菜籽幼苗对非生物胁迫的耐受性，从而为H₂在农业生产中的应用打开了一扇新的窗口。

离子/分子流实验处理方法

①对照、2 mg L^-1 NH₃·BH₃、2 mg L^-1 NH₃·BH₃+100 μM cPTIO在150 mM NaCl下处理3天

②100 μM CdCl₂、100 μM CdCl₂+2 mg L^-1 NH₃·BH₃、100 μM CdCl₂+2 mg L^-1 NH₃·BH₃+100 μM cPTIO处理3天

离子/分子流实验结果

      为了探究盐胁迫条件下，NH₃·BH₃制备的HRW对油菜幼苗的影响，在NaCl、2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW或2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW+100 μM cPTIO（NO清除剂）处理3天后，研究使用非损伤微测技术（NMT）检测了油菜幼苗根部Na⁺、H⁺和K⁺稳态流速。在无NaCl胁迫条件下（白色背景），所有处理的净Na⁺、H⁺和K⁺流速均无显著变化。然而，在NaCl胁迫条件下（绿色背景），NH₃·BH₃处理的幼苗根系检测到增强的Na⁺外排和H⁺内流，以及较低水平的净K⁺外排，并且这些趋势被cPTIO处理抑制（图1）。

图1.NaCl、2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW或2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW+100 μM cPTIO处理3天后对油菜幼苗根部Na⁺、H⁺和K⁺稳态流速的影响。正值代表离子外排，负值表示离子吸收。

      此外，为了探究重金属胁迫条件下，NH₃·BH₃制备的HRW对油菜幼苗的影响，在CdCl₂、CdCl₂+2 mg L^-1NH3·BH3制备的HRW或CdCl₂+2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW+100 μM cPTIO对油菜幼苗根部Cd²⁺处理3天后，研究使用NMT检测了油菜幼苗根部Cd²⁺稳态流速。结果表明，在CdCl₂胁迫条件下，NH₃·BH₃处理导致根系Cd²⁺内流减弱，然而cPTIO阻止了该过程（图2）。

图2.CdCl₂、CdCl₂+2 mg L^-1NH₃·BH₃制备的HRW或CdCl₂+2 mg L^-1 NH₃·BH₃制备的HRW+100 μM cPTIO 处理3天后对油菜幼苗根部Cd²⁺稳态流速的影响。正值代表离子外排，负值表示离子吸收。

其他实验结果

• 1 mg L^-1 NH₃·BH₃产生的HRW的H₂含量直到48小时才慢慢消失，而2 mg L^-1和5 mg L^-1 NH₃·BH₃溶液中H₂含量稳定地保持较高水平，直到72小时。此外，NH₃·BH₃的添加略微提高了溶液pH值。
• 1 mg L^-1和2 mg L^-1 NH₃·BH₃不同程度地缓解了盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫引起的幼苗生长抑制。综上，后续以1 mg L^-1 NH₃·BH₃开展后续实验。
• 使用NO特异性荧光探针DAF-FMDA检测根组织中内源性NO水平的响应。NH₃·BH₃增强了由NaCl、PEG或Cd胁迫诱导的NO积累；同时，NO清除剂cPTIO抑制了NH₃·BH₃对幼苗生长的缓解作用。此外，在胁迫下，NH₃·BH₃增强的NR活性伴随着NO产生的增加，但对钨酸盐（NR的抑制剂）敏感。同时，钨酸盐抑制了NH₃·BH₃对幼苗生长的缓解作用，这些结果暗示着NO可能是NH₃·BH₃缓解幼苗生长抑制作用的关键信号。
• 为了进一步证明NO的作用，研究使用碘化丙啶（PI）荧光方法检测根组织中的细胞死亡。结果表明，NaCl、PEG或Cd胁迫可明显诱导油菜幼苗根部细胞死亡，NH₃·BH₃缓解了胁迫引发的细胞死亡程度，而同时添加cPTIO可以消除这种现象。
• 受胁迫的幼苗根部H₂O₂和O₂⁻含量均显著增加，而NH₃·BH₃缓解了植株的氧化胁迫，然而外源添加cPTIO清除了该现象。同时，抗坏血酸过氧化物酶（APX）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等代表性抗氧化酶的证据表明，NH₃·BH₃产生的HRW可增强或减缓应激诱导或抑制的抗氧化酶活性，并通过添加外源cPTIO进一步抑制该现象。
• NaCl胁迫处理后，油菜幼苗根部Na含量增加，K含量降低，因此Na/K比率增加。NH₃·BH₃处理后，幼苗Na含量降低和K含量增加，从而Na/K比率降低。这种缓解趋势可以被外源 cPTIO添加抑制。此外，研究还分析了Na⁺ 转运蛋白（BnSOS1和BnNHX1）和K⁺转运蛋白（BnKT1）的表达水平，NaCl诱导的BnSOS1、BnNHX1和BnKT1表达水平被NH₃·BH₃增强，但被 cPTIO削弱。
• PEG胁迫处理后，油菜幼苗脯氨酸含量显著增加，NH₃·BH₃处理增强了这一过程，但被cPTIO处理逆转。Δ¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）和脯氨酸脱氢酶（ProDH）活性的变化也支持了这一结果。
• Cd胁迫条件下，NH₃·BH₃处理显著降低了油菜根部Cd的积累，而cPTIO可以逆转这种现象。

测试液

0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.1 mM CaCl₂, pH6.0
0.1 mM CdCl₂, 0.1 mM CaCl₂, pH6.0

结论

      研究提出由NH₃·BH₃产生的HRW可能在农业生产中具有巨大前景，尤其是在非生物胁迫条件下。NH₃·BH₃制备的HRW中的H₂比传统电解生产的HRW保持更长的时间。并且在NaCl、干旱和Cd胁迫条件下的油菜幼苗中，使用一次NH₃·BH₃的缓解效果与每24 h更换一次50% HRW的效果类似。进一步的结果强调了NO在NH₃·BH₃控制植物应对以上胁迫耐受性的核心作用。相关机制包括减少细胞死亡、重建氧化还原和离子稳态、增加脯氨酸含量以及减少Cd吸收和积累。

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651321007521?via%3Dihub

供稿：赵雪琦
编辑：刘兆义

关键词：氨硼烷；欧洲油菜；一氧化氮；盐度；干旱；镉；植物类

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发现低N下耐低N茶树铵硝吸收速率更大 为揭示N吸收和关键氨基酸转化能力是促茶树适应N恢复的关键提供证据

期刊：The Journal of the Science of Food and Agriculture

影响因子：3.638

研究使用平台：NMT植物营养创新平台

标题：Responses of tea plants (Camellia sinensis) with different low-nitrogen tolerances during recovery from nitrogen deficiency

作者：中国农科院茶叶研究所王丽鸳、成浩、阮丽、Kang Wei

检测离子/分子指标

NO₃^-

检测样品

茶树根

中文摘要

背景：茶树氮（N）消耗较高，但茶树对氮恢复的分子和生理反应尚不清楚。

结果：利用非损伤微测技术（NMT）、¹⁵N示踪技术、超高效液相色谱（UPLC）和转录组测序技术，研究了低氮耐受型和不耐受型茶树基因型[i.e.乌牛早(W)和龙井43(L)]N吸收、N组织分布、游离氨基酸（FAAs）含量和全基因组转录的变化。结果表明，低氮条件下乌牛早的表型优于龙井43。在氮恢复条件下，乌牛早对氮的吸收利用优于龙井43。乌牛早根中γ-氨基丁酸（GABA）比值（N恢复/N缺乏）显著高于龙井43，而谷氨酸（Glu）比值显著低于龙井43。本研究结果提示，乌牛早有增强GABA合成的趋势，而龙井43则有抑制N恢复下GABA合成的趋势。乌牛早响应氮恢复的关键基因包括氮转运（AMT和NRT）、氮转化（NR, NirA, GAD）和氨基酸转运（GAT）基因。此外，一些核糖体和类黄酮生物合成基因可能有助于维持蛋白质组稳态。

结论：茶树对氮的吸收和转运以及关键氨基酸（Glu和GABA）的转化能力，可提高茶树对氮恢复的适应性，为培育氮高效茶树品种提供依据。

离子/分子流实验处理方法

0.01 mM NH₄NO₃处理14天

离子/分子流实验结果

      氮缺乏处理14天后，研究采用NMT检测了不同品种茶树根系NH₄⁺和NO₃^-流速（图1）。结果表明，NH₄⁺在W和L根系的平均吸收速率分别为5716pmol cm^-2s^-1和3982 pmol cm^-2s^-1；而NO₃^-在W和L根系的平均吸收速率分别为2105 pmol cm^-2s^-1和1699 pmol cm^-2s^-1。W和L根系NH₄⁺的吸收率远高于NO₃^-的吸收率。W根系的NH₄⁺和NO₃^-吸收速率均高于L根系，分别为1.4和1.2倍。

图1. 缺氮处理14 d后两个茶树品种L（低氮不耐受基因型）和W（低氮耐受基因型）根系的净NH₄⁺和NO₃^-内流速率。正值代表离子吸收。

其他实验结果

• 低氮不耐受（L）和耐受（W）品种茶树在低氮处理 60 d 后的表型差异极大。W表现出比L更好的地上和根部生长状态，并且W叶部氮积累、生物利用指数和氮转移效率均显著高于L。
• 稳定性同位素示踪实验（¹⁵NH₄NO3 和NH₄¹⁵NO₃）表明，对于铵盐、硝酸盐和总氮，W叶片的¹⁵N比例均高于L。
• 对氮缺乏恢复过程中游离氨基酸的特征检测，结果表明谷氨酸（Glu）、γ-氨基丁酸 （GABA）、酪氨酸（Tyr）和缬氨酸（Val）主要导致游离氨基酸在氮恢复处理中的多样性；而W根部γ-氨基丁酸（GABA）比率（N恢复/N缺乏）显著高于L，而W根部谷氨酸（Glu）比率显著低于L。
• RNA-seq结果表明，响应氮恢复：
  1）W和L分别有2671和735个基因表达上调，此外，W和L中分别有4306和338个基因下调；
  2）在前20个KEGG中，W特异基因和W和L共享基因的通路类型高度一致，而L特异基因和WL共享基因之间存在较大差异；
  3）在W和L共享上调基因的前 20个KEGG 中，氮代谢是最丰富的代谢途径；
  4）其中，NRT、NR、NirA、GAD和GAT家族的大多数基因在W中的倍数变化高于L；而 AMT、GS和 GLT家族的大多数基因在L中的倍数变化高于W；L将铵转化为谷氨酸（即GS和 GLT家族）在L的倍数变化高于W，而所有将谷氨酸转化为γ-氨基丁酸的基因（即GAD家族）和整个 GABA 转运基因（即GAT家族）在W中比在L中具有更高的倍数变化；此外，qRT-PCR数据进一步佐证了转录组分析结果。

测试液

0.1 mM CaSO₄, 5 mM NH₄NO₃, 0.3 mM MES, pH6.0

结论

      该项研究的结果表明低氮耐受型茶树品种响应氮恢复具有特殊的生理和分子反应。其特殊的反应包括：（1）上调AMT和NRT基因表达水平，提高对氮的吸收能力，尤其是对NH₄⁺的吸收能力；（2）上调GAD和GAT基因表达水平以提高Glu转化为GABA和转运GABA的能力，以维持较高的氮利用率；（3）上调核糖体和黄酮类生物合成基因表达水平，维持蛋白质组稳态，提高植株对低氮胁迫的抗性。本研究揭示了茶树对氮恢复的适应性的潜在机制。

NMT实验标准化方案

·植物营养研究NMT标准化方案

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221002215?via%3Dihub

供稿：孙凯、赵雪琦
编辑：刘兆义

关键词：茶树；氮恢复；氮吸收率；氮利用效率；FAAs；转录组；植物类

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发现低N致根排IAA排H+↑吸N↓ 为低N调节小麦激素水平促侧根数↑及其生长的机制提供证据

研究使用平台：NMT植物营养创新平台

标题：Low‑Nitrogen Stress Stimulates Lateral Root Initiation and Nitrogen Assimilation in Wheat: Roles of Phytohormone Signaling

作者：山东农业科学院孔令安、吕雪梅

检测离子/分子指标

IAA，H⁺，NH₄⁺，NO₃^-

检测样品

小麦根尖

中文摘要（谷歌机翻）

      氮缺乏是限制全球农作物生产力的因素之一。作为氮的主要形式，硝酸盐（NO₃^-）和铵盐（NH₄⁺）作为信号调节植物的生长。尽管对许多植物对氮胁迫的响应已有大量研究，但尚未完全阐明小麦（Triticum aestivum L.）根系适应低氮（特别是低NH₄⁺胁迫）的机制。在这项研究中，将小麦幼苗种植在含有5 mM NO₃^-，0.1 mM NO₃^-或0.1 mM NH₄⁺的1/2强度Hoagland溶液中，以表征根系对氮缺乏的生理反应。与对照相比，低氮胁迫下根鲜重，侧根数增加。此外，在低氮胁迫下，吲哚-3-乙酸（IAA），细胞分裂素（CKs），赤霉素（GA3）和茉莉酸（JA）的浓度增加，而水杨酸（SA）的浓度降低。在低氮胁迫下，酶联免疫吸附试验（ELISA）和非损伤微检测技术（NMT）检测结果表明，H⁺-ATPase活性，H⁺外排和IAA内流增加，而N内流减少。进一步的研究表明，低NO₃^-胁迫会增加硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性，而低NH₄⁺胁迫会增加谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶的活性。和SA浓度；增加H⁺-ATPase活性和H⁺外排；促进了侧根数的增加，从而促进了氮的吸收面积。此外，低氮胁迫增加了与氮吸收相关的关键酶的活性，促进了蛋白质的生物合成，并最终促进了根的生长。

离子/分子流实验处理方法

十日龄小麦5 mM NO₃^-（对照），0.1 mM NO₃^-（LN）或0.1 mM NH₄⁺（LA）处理6 h和48 h

离子/分子流实验结果

      利用NMT技术进一步分析了适应低氮条件的小麦细根净流速。在6和48 h处理后（HAT）观察到IAA外排，在对照组中，根的IAA外排速率保持不变。在两种低氮胁迫下，IAA在6 HAT时内流，而在48 HAT时外排（图1）。

图1.低氮胁迫对小麦根系IAA净流速的影响。正值代表分子外排，负值代表分子吸收。

      在三种处理中，均观察到H⁺在根系中的外排。在低NO₃^-和低NH₄⁺胁迫下，与对照相比，H⁺沿根部的外排显著增加，且在低NO₃^-和低NH₄⁺条件下，H⁺流速没有明显差异（图2）。

图2.低氮胁迫对小麦根系H⁺净流速的影响。正值代表离子外排，负值代表离子吸收。正值代表离子外排，负值代表离子吸收。

  在48 h低氮处理下，根表面的NO₃^-和NH₄⁺净内流速率与对照相比显著降低，低NO₃^-处理下NO₃^-的内流速率明显低于低NH₄⁺处理下NH₄⁺的内流速率。与对照相比，0.1 mM NO₃^-处理下的净内流减少了92.92%（P<0.05），在0.1 mM NH₄⁺处理下减少了76.12%（P<0.05）（图3）。

图3.低氮胁迫对小麦根系N净流速的影响。值代表离子吸收正值代表离子外排，负值代表离子吸收。

其他实验结果

• 48HAT时，低氮胁迫下的根鲜重显著增加。低NO₃^-条件下的根鲜重略高于低NH₄⁺条件下的根鲜重。但在96HAT时，低氮处理的嫩芽鲜重和根鲜重与对照条件下相似。

• 与对照相比，在低氮胁迫下，48HAT时比96HAT时根系构型的参数有更显著的差异。

• 与对照相比，低氮胁迫下侧根数增加。

• 在低氮胁迫下，IAA、CKs、GA3和JA的浓度增加，而SA的浓度降低。

• 与对照相比，在6HAT时，PM H⁺-ATPase活性在低NO₃^-条件下显著增加，而在低NH₄⁺条件下无显著性差异。在48 HAT时，低氮胁迫下PM H⁺-ATPase的活性与对照显著不同。

• 使用抑制剂的三种处理在48HAT时的根鲜重、总根长、根尖数、根表面积显著降低。抑制剂处理还会显著降低H⁺-ATPase活性。

• 在48 HAT时，与对照相比，两种低氮条件下的总氮含量均显著降低，而在0.1 mM NO₃^-中的总氮含量则略低于在0.1 mM NH₄⁺中的。

• 低氮胁迫增加了NR、GS、GOGAT的活性。

• 在6 HAT时，低NO₃^-胁迫、低NH₄⁺胁迫和对照之间未观察到小麦根蛋白质含量的显著差异。在48 HAT时，与对照相比，低NO₃^-或低NH₄⁺处理显著增加了蛋白质含量。

测试液

IAA（对照）：2.5 mM Ca(NO₃)₂, 0.1 mM NH₄Cl, 0.3mM MES, pH 6.0

IAA（LN和LA处理）：0.05 mM Ca(NO₃)₂, 0.1 mM NH₄Cl, 0.3 mM MES, pH 6.0

H⁺、NO₃^-、NH₄⁺：0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.1 mM MgCl₂, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na₂SO₄, pH 6.0

结论

      低氮胁迫改变了包括IAA，CKs，GA3，JA和SA的激素水平，并增加了根系PM H⁺-ATPase活性和H⁺外排。这些变化以及这些激素之间可能发生的串扰可能会刺激侧根的发生和形成，从而增加根氮吸收的总面积。此外，低氮条件通过增加根部NR，GS和GOGAT的活性来促进N同化和蛋白质生物合成，这一过程很可能受到激素信号的调节。因此，氮素吸收面积的增加和氮素同化活性的提高最终促进了小麦幼苗的根系生长。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00344-020-10112-5

关键词：铵盐；低氮胁迫；硝酸盐；根；小麦；植物类