北林陈少良：NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H+泵促排Na+

基本信息

主题：NMT发现盐胁迫下耐盐杨树根吸氧更多促线粒体呼吸以激活H⁺泵促排Na⁺

期刊：Tree Physiology

影响因子：3.665

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：NaCl-altered oxygen flux profiles and H⁺-ATPase activity in roots of two contrasting poplar species

作者：北京林业大学陈少良、马秀英、邓晨、李金克

检测离子/分子指标

O₂，Na⁺，H⁺

检测样品

胡杨（Poplus euphratica）、群众杨（Poplus popularis）的根，距根尖100、600、1100、1600、2100、2600、10000、10500、11000、11500、12000、12500 μm根表上的点。

维持线粒体呼吸对于H⁺泵ATP在盐胁迫下排出Na⁺至关重要。本文研究了NaCl胁迫对胡杨（耐盐）和群众杨35-44（盐敏感）O₂吸收、线粒体呼吸和H⁺-ATPase活性的影响。与群众杨相比，胡杨根系在NaCl胁迫（150 mM）下表现出更强的Na⁺外排能力。用Pb(NO₃)₂染色进行的细胞化学分析表明，在长期（LT）增加盐胁迫（50~200 mM NaCl, 4周）的过程中，胡杨根细胞比盐敏感的杨树保留了更高的H⁺水解活性。质子泵的长期持续激活需要通过有氧呼吸来提供持久的能量（ATP）。利用非损伤微测技术（NMT）对盐胁迫下根系O₂吸收的种类、空间和时间差异进行了研究。虽然盐诱导的O₂瞬态动态变化与高渗冲击（255 mM甘露醇）引起的O₂的剧烈下降有明显区别，但胡杨在NaCl实时处理（150 mM）时的吸氧量下降幅度小于群众杨。短期（ST）处理（150 mM NaCl, 24 h）刺激了胡杨根系O₂的内流，LT处理胡杨根系O₂的内流速率沿根轴增加，而群众杨的根系O₂内流速率则随盐度的增加而下降。在ST和LT胁迫期间，高浓度NaCl（150、200 mM）处理下，O₂内流速率的空间定位表明，根尖区比伸长区更易受到影响。药理学实验表明，当线粒体呼吸抑制剂NaN₃抑制O₂的吸收时，盐渍化的根中的Na⁺外排和H⁺-ATPase活性会受到相应的抑制。因此研究认为，稳定的线粒体呼吸使胡杨根细胞的H⁺-ATPase能在盐环境下维持Na⁺稳态。

离子/分子流实验处理

1. 150 mM NaCl或255 mM等渗甘露醇实时处理。

2. 短期胁迫（ST）：150 mM NaCl胁迫24 h。

3. ST胁迫之后，2 mM NaN₃（线粒体呼吸抑制剂）处理20 min。

4. 长期胁迫（LT）：NaCl浓度从第一周的50 mM开始，每周增加50 mM，最后一周达到200 mM。

利用NMT在通常观察到峰值的根尖区和伸长区检测O₂流速。流速数据显示，两种杨树根系均有O₂的净流入，但群众杨的流速比胡杨的流速大30~42 pmol cm^-2s^-1（图1）。根尖区（距根尖0.1~2.6 mm）O₂内流速率大于伸长区（距叶尖10.0~12.5 mm, 图1）。