PCE南农沈文飚：NMT发现内源氢提升质子泵及Na-H逆向转运体活性促植物耐盐​

基本信息

主题：NMT发现内源氢提升质子泵及Na-H逆向转运体活性促植物耐盐

期刊：Plant Cell & Environment

影响因子：6.362

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：Molecular hydrogen-induced salinity tolerance requires melatonin signalling inArabidopsis thaliana

作者：南京农业大学沈文飚、苏久厂

检测离子/分子指标

Na⁺、K⁺、H⁺

检测样品

拟南芥根（距根尖400 μm根表上的点）

褪黑素（MT）在盐分胁迫耐受性中发挥积极作用。但是，调节MT的上游信号组件知之甚少。在这里，我们报告内源性MT在拟南芥的盐度响应中作用于分子氢（H₂）的下游。来自莱茵衣藻的富氢水的添加和hydroase1基因（CrHYD1）的表达增加了内源性H₂和MT水平，并提高了耐盐性。没有血清素N-乙酰基转移酶基因（SNAT）时，未观察到这些结果。H₂增加了野生型和CrHYD1品系中SNAT转录物的水平，其中Na⁺/K⁺比率较低，而离子运输相关基因转录物的水平较高。在atsnat/CrHYD1-4杂交种中未观察到这些变化。在CrHYD1植物中观察到的MT依赖性Na⁺外排增加，至少部分是由于跨质膜的Na⁺/H⁺逆向转运增强所致。在atsnat/CrHYD1-4杂交种中，内源性H₂诱导的MT依赖离子和氧化还原稳态的调节受到损害。综上所述，这些结果表明，MT诱导的盐度耐受性是由H₂信号级联诱导的，该信号级联响应盐度调节离子和氧化还原稳态。

离子/分子流实验处理方法

5日龄拟南芥幼苗，

① 135 mM NaCl处理2 d

② 135 mM NaCl实时处理

③ 500 μM原钒酸盐（PM H⁺-ATPase抑制剂）处理30 min

④ 100 μM阿米洛利（Na⁺/H⁺逆向转运蛋白抑制剂）处理30 min

在对照条件下，WT、CrHYD1-3、CrHYD1-4、atsnat/CrHYD1-4和atsnat幼苗之间的净Na⁺、H⁺和K⁺流速差异不显著（图1A-C）。在NaCl胁迫下，CrHYD1-3和CrHYD1-4植株根系Na⁺外排速率和H⁺内流速率均高于WT（图1A, B）。同时，atsnat/CrHYD1-4杂交种与WT的Na⁺外排速率和H⁺内流速率变化差异不显著。相反，atsnat根中的Na⁺外排速率和H⁺内流速率低于atsnat/CrHYD1-4杂交种和WT。研究还观察到CrHYD1-3和CrHYD1-4植株的根表现出比WT更低的净K⁺外排速率（图1C），而atsnat/CrHYD1-4根中的K⁺外排速率与WT相同。与WT和atsnat/CrHYD1-4相比，在atsnat根中也观察到更高的净K⁺外排速率（图1C）。

接下来，研究监测了盐胁迫对拟南芥根系实时K⁺流速的影响。如图1D所示，与WT相比，CrHYD1-3和CrHYD1-4的实时K⁺流速对NaCl实时处理的敏感性较低。但是，atsnat/CrHYD1-4的实时K⁺外排速率与WT相似。相反，与atsnat/CrHYD1-4和WT植物相比，atsnat突变体具有更高的实时K⁺外排速率。另外，NaCl实时处理期间根系中K⁺流速的平均值也显示出类似的趋势（图1E）。综上，褪黑素（Melatonin，MT）可能在盐胁迫下对内源性H₂诱导的离子转运起积极的调节作用。

图1. 幼苗根系稳态和实时离子流速的变化情况